一种成层地基真空预压固结度的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种成层地基真空预压固结度的计算方法，其步骤为：①按分层法的法则将压缩层按自然层位划分为若干个分层；②设定真空压力向下传递时的衰减值，绘制衰减后真空压力与深度的关系曲线图，计算各分层的应力折减系数；③用普遍表达式逐一算出各分层地基的分层固结度初值；④用真空预压法专用的分层总和法计算各分层的沉降值和各分层对总平均固结度的贡献率；⑤将各分层固结度初值乘上各自的应力折减系数，获得各分层的分层平均固结度；⑥将各分层平均固结度乘上各自的贡献率即为各分层固结度贡献值；⑦将各分层固结度贡献值总和之即为整层总平均固结度，本法只需用一般的数学方法和电子表格就可完成计算，工作量小且精度满足设计要求。

【技术实现步骤摘要】
一种成层地基真空预压固结度的计算方法
本专利技术涉及岩土工程中软土地基加固
，具体涉及一种成层地基真空预压固结度的计算方法。
技术介绍
：真空预压排水固结法加固软土地基同堆载预压加固地基一样，有两个最基本的问题：最终效果问题和预压时变形、孔压、有效应力强度参数等随时间变化。对于真空预压的固结解析解研究较少。真空预压和堆载预压的区别不仅在于初始和边界条件的区别，并且它们使土体发生体积变形的机制也有所不同。体积应变的计算对真空预压变形和固结度的计算都有较大的影响，直接引用传统堆载预压的体积应变计算公式计算可能导致较大误差。工程界迫切要求提供一种用于真空预压法加固多层地基的固结度计算之专用方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种成层地基真空预压固结度的计算方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。一种成层地基真空预压固结度的计算方法，所述方法包括如下步骤：将压缩层按自然层位划分为若干分层，并计算各分层的排水距离和全路径竖向固结系数；真空预压过程中会发生真空负压作用在成层地基中，同时也会发生地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成层地基真空预压固结度的计算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n将该方法分解为A、B两种工况，将A、B工况合成得到V工况；/n将压缩层按自然层位划分为若干分层，并计算各分层的排水距离和全路径竖向固结系数；/n计算A、B工况的分层应力折减系数、最终沉降值和整层最终沉降值；/n根据最终沉降值计算A、B、V工况的分层贡献率；/n根据全路径竖向固结系数和排水距离计算得出A、B工况的各分层固结度初值；/n根据相应的分层固结度初值和分层应力折减系数得出A、B工况的分层平均固结度；/n将A、B工况的各分层平均固结度分别乘上相应的A、B工况的分层权重后相加得到V工况各分层平均固结度；/n将V工...

【技术特征摘要】
1.一种成层地基真空预压固结度的计算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
将该方法分解为A、B两种工况，将A、B工况合成得到V工况；
将压缩层按自然层位划分为若干分层，并计算各分层的排水距离和全路径竖向固结系数；
计算A、B工况的分层应力折减系数、最终沉降值和整层最终沉降值；
根据最终沉降值计算A、B、V工况的分层贡献率；
根据全路径竖向固结系数和排水距离计算得出A、B工况的各分层固结度初值；
根据相应的分层固结度初值和分层应力折减系数得出A、B工况的分层平均固结度；
将A、B工况的各分层平均固结度分别乘上相应的A、B工况的分层权重后相加得到V工况各分层平均固结度；
将V工况各分层平均固结度乘上V工况相应的各分层的贡献率算得V工况各分层固结度贡献值；
将V工况各分层固结度贡献值总和之就得到V工况的整层总平均固结度。


2.根据权利要求1所述的一种成层地基真空预压固结度的计算方法，其特征在于：所述竖向排水距离的计算方法包括如下步骤：
第i分层的竖向排水距离Hi为从该分层底面至压缩层顶面的距离用下式计算：



式中：hm为第m层土的层厚，m；i为所计算的分层序号。


3.根据权利要求1所述的一种成层地基真空预压固结度的计算方法，其特征在于：所述全路径竖向固结系数的计算方法包括如下步骤：
当第i分层位于竖井层中时：



式中：cvm为第m层土的竖向固结系数；hm为第m层土的层厚；
当第i分层位于井下层中时：
cwsi＝[1+μ(vi-1)]×cvi；
式中：cwsi为第i分层的复合竖向固结系数，cm2/s；μ为竖井横截面面积与排水竖井等效圆横截面面积之比，无因次，用下式计算；



νi为竖井的竖向固结系数与第i分层井间土的竖向固结系数之比，无因次，用下式计算；
vi＝cw/cvi；
式中：Aw为竖井横截面面积，cm2；A为排水竖井等效圆横截面面积，cm2；cw为竖井的竖向固结系数，cm2/s；cvi为第i分层井间土的竖向固结系数，cm2/s；nw为井径比，无因次，按下式计算；
nw＝de/dw；
式中：de为排水竖井等效圆的直径，cm；dw为竖井的直径，cm；
井下层中各分层的全路径竖向固结系数用下式计算：



式中：cwsm为竖井层中第m层的复合竖向固结系数，cm2/s；cvm为井下层中第m层土的竖向固结系数，cm2/s；w为竖井层最下一层的分层序号，无因次；w+1为井下层中最上面一层的分层序号，无因次。


4.根据权利要求1所述的一种成层地基真空预压固结度的计算方法，其特征在于：所述分层应力折减系数的计算方法包括如下步骤：
A工况下的分层应力折减系数：
根据土层的渗透性差别与土层的渗透系数，选择对应的真空衰减值，真空负压影响深度不超过30m；
根据真空负压的衰减值，计算得到衰减后各分层中点的真空压力，该压力与地面真空压力的比值即为真空压力的应力折减系数，并用以下公式进行计算：



式中：ωai为A工况下的应力折减系数；pi-1为第i-1分层中点处衰减后的真空压力，单位kPa；hi-1、hi分别为第i-1、i分层的层厚，单位m；δi-1、δi分别为第i-1、i分层的真空压力衰减值，单位kPa/m；p0为膜下真空度对应的真空压力，kPa；
B工况下的分层应力折减系数：
根据原地下水位与预估地下水位下降的幅度，算出水位下降作用在各分层中产生的压力大小，并用以下公式进行计算：
ωbi＝Ai/γwhbhi；
式中：ωbi为B工况下的分层应力折减系数；Ai为第i分层水位下降压力图形的面积，kN/m；γw为水的重度，kN/m3；hb为地下水下降的幅度，m；hi为第i分层的厚度，m。


5.根据权利要求1所述的一种成层地基真空预压固结度的计算方法，其特征在于：所述分层固结度初值的计算方法包括如下步骤：
A工况下的分层固结度初值：
竖井层和井下层中的各分层均采用普遍表达式计算分层固结度初值：



式中：为A工况第i分层的分层固结度初值，无因次；α为系数，α＝π2/8；βi为第i分层的系数；t为真空负压的固结时长，s；其中βi按分层所在的位置，采用分层法的公式计算；
B工况下的分层固结度初值：
竖井层和井下层中的各分层均采用普遍表达式计算分层固结度初值：



式中：为B工况第i分层的分层固结度初值，无量纲；α为系数，α＝π2/8；βi为第i分层的系数，βi按分层所在的位置，采用分层法的公式计算；t为真空负压的固结时长，s；水位下降作用的线性均匀加荷方式，用瞬间加荷方式代替，其固结时长是真空负压固结时长的一半。


6.根据权利要求3所述的一种成层地基真空预压固结度的计算方法，其特征在于：所述系数βi的确定方法包括如下步骤：
当分层位于竖井层中时：



当分层位于井下层中时：



式中：chi为第i分层的径向固结系数，cm2/s；为第i分层的全路径竖向固结系数，cm2/s；Hi为第i分层竖向排水距离，cm；t为固结时长，s；Fi为第i分层与井径比、井阻和涂抹影响有关的参数；为排水竖井单井等效圆的直径，cm；
当为理想井地基：Fi＝Fn；
当为非理想井地基：Fi＝Fn+Fsi+Fri；
式中：Fn为井径比因子，竖井层中各分层均相同，按下式计算：



当井径比nw≥15时，Fn可简化为：
Fn＝ln(nw)-0.75；
Fsi反映第i分层涂抹扰动影响，按下式计算：



Si＝dsi/dw；
式中：khi、ksi分别为第i分层原状土和涂抹区土的渗透系数，cm/s；dw...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志楠，朱晶晶，刘益平，任亚群，韦华，陈念军，陆伟岗，何小飞，周伟，沈锦儒，
申请(专利权)人：江苏科能岩土工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32