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真空预压法与堆载预压法加固机理的比较

时间:2022-11-04 百科知识 版权反馈
【摘要】:因此,堆载预压法的加固过程是一个不等向固结过程。真空预压加固时地基土中不会产生剪切蠕变现象。真空排水预压法加固地基时,地基周围的土体是向着加固区内移动的;而堆载排水预压法则相反,土体是向着加固区外移动的。所以二者发生同样的垂直变形时,真空排水预压法加固的土体的密实度要高。

5.2.3 真空预压法与堆载预压法加固机理的比较

真空预压与堆载预压在地基处理技术分类中同属排水固结法,但两者加固地基机理方面存在差异。

(1)堆载排水预压法中,土体中的总应力是增加的;而真空排水预压中总应力没有增加。

(2)堆载排水预压法中,土体孔隙中形成的孔隙水压力增量是正值,即超静水压力是正值;而真空排水预压法中,土体孔隙中形成的孔隙水压力增量是负值,即小于静水压力值。

(3)堆载排水预压法中,土体有效应力的增长是通过正的超静水压力的消散来实现的,而且随着超静水压力逐步消散为零,有效应力增加达到最大值;而真空排水预压法中,土体有效应力的增长是靠负的超静水压力的形成来实现的,随着负的超静水压力的增大,有效应力也逐渐增大,一旦负的超静水压力发生“消散”,则有效应力也随之降低,当负的超静水压力“消散”为零时,土体中形成的有效应力则亦降为零。

(4)堆载排水预压法中,土体加固后形成的有效应力与上部施加的荷载大小有关,而且在垂直向和水平向上大小一般是不同的,当加固完成后,上部荷载没有移去,则土体中有效应力的增加依然存在,土体总有效应力是增大的;真空排水预压法中土体有效应力的增加具有最大值,理论上最大为一个大气压(约98kPa),一般都低于此值,由于有效应力的增加是依赖于孔隙水压力的降低来实现的,所以,土体加固过程中有效应力增加值在垂直、水平及各个方向上具有相同值,并且随着加固过程的结束,“荷载”亦即消失,加固过程中形成的有效应力亦随之消失,土体中总有效应力恢复到原有水平,所以经真空排水预压加固过的土体会处于超固结状态。

(5)真空预压法的强度增长是在等向固结过程中实现的。该法中不施加外荷载,土体内有效应力的增量等于孔隙水压力的消散。由于孔隙水压力是球应力,故各个方向的有效应力增量相等,因此,真空预压加固软土时土体是在等向固结压力下固结,不会产生剪切变形,仅有收缩变形,不会产生侧向挤出情况,仅有侧向收缩。而堆载预压法加固地基时土体内附加应力是根据上覆荷载通过弹性理论求得的,土体中某点的垂直向附加应力σz与水平向附加应力σx是不等的(σx=kσz);土体超静孔压消散后有效应力得以增加,而垂直和水平有效应力增量一般是不等的。因此,堆载预压法的加固过程是一个不等向固结过程。

(6)真空预压加固时地基土中不会产生剪切蠕变现象。由于是等向固结状态,在加固过程中土体内剪应力保持不变,无剪切蠕变现象发生,不会引起强度衰减。而堆载预压法在抗剪强度提高的同时也伴随着剪应力的增加,这在某种程度上会引起剪切蠕变而导致抗剪强度的衰减,许多室内和现场试验都证明饱和软黏土的剪切蠕变会引起强度衰减。因此,在天然强度很小的软黏土地基上用堆载预压法加固时一定要严格控制施工速率,使得地基内剪应力的增加与固结强度的增长相适应,这样才能保证地基在加固过程中的稳定性。

(7)在堆载排水预压法中,虽然也是土中孔隙的水向垂直排水通道中汇集,然而二者引起土中的水发生渗流的原因却有本质的不同。真空排水预压法是在不施加外荷的前提下,以降低垂直排水通道中的孔隙水压力,使之小于土中原有的孔隙水压力,形成渗流所需的水力梯度;而堆载排水预压法却是通过施加外荷载,增加总应力,增加软土中孔隙水压力,并使之超过垂直排水通道中的孔隙水压力,使土中的水向垂直排水通道中汇流。

(8)真空排水预压法加固地基时,地基周围的土体是向着加固区内移动的;而堆载排水预压法则相反,土体是向着加固区外移动的。所以二者发生同样的垂直变形时,真空排水预压法加固的土体的密实度要高。另外,由于真空排水预压是通过垂直排水通道向土体传递真空度的,而真空度在整个加固区范围内是均匀分布的,因此加固后的土体,其垂直变形在全区比堆载预压加固要平均,而且平均沉降量要大。

表5.2从几个方面对真空预压和堆载预压进行了比较。

表5.2 真空预压和堆载预压的比较

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