砼芯砂石桩复合地基排水固结的理论与试验研究

砼芯砂石桩复合地基排水固结的理论与试验研究岩土工程界第12卷第2期地基基础工程收稿日期6砼芯砂石桩复合地基排水固结的理论与试验研究*王富永1唐彤芝2吴良冰1程万钊2陈俊生2(1.深圳市治理深圳河办公室2.南京水利科学研究院)摘要对地基处理新技术-砼芯砂石桩复合地基的排水固结特性进行了理论分析,结合深圳河一期治理工程河口堤防软基处理的现场试验成果,深入研究并揭示了砼芯砂石桩复合地基的孔隙水压力、深层土体压缩变形规律以及复合地基承载力随预压时间的变化规律。关键词砼芯砂石桩排水固结孔隙水压力1砼芯砂石桩复合地基排水固结的理论分析1.1砼芯砂石桩复合地基固结度计算方法理想竖井固结理论中有如下假设条件:1)每个竖井的有效影响范围为一圆柱体;2)在影响范围水平面积上的荷载是瞬时施加且是均布的;3)土体仅有竖向压密变形,土的压缩系数和渗透系数是常数;4)土体完全饱和,加荷开始时,荷载所引起的全部应力由孔隙水承担。设有直径为de,高度为2H的圆柱体粘土层,中间是直径为dw的砼芯砂石桩,粘土层上、下面均为排水面(图1)。在一定压力下,土层中的固结渗流水沿径向和竖向流动,如以圆柱坐标表示,设任意点(r,z)处的孔隙水压力为u,水平向渗透系数为kh,竖向渗透系数为kv,则固结微分方程为:5uz5t=Cv52uz5z2,5ur5t=Ch52ur5r2+1r5ur5r式中t为时间;Cv为竖向固结系数;Ch为径向固结系数(或称水平向固结系数)。根据边界条件对以上两式分别求解,算出竖向排水平均固结度和径向排水平均固结度,最后再求出竖向和径向排水联合作用时整个竖井影响范围内土柱体的平均总固结度。竖井地基总的平均固结度Urz是由竖向排水和径向排水共同作用引起的,总的平均固结度由下式计算:Urz=1-(1-Uz)(1-Ur)=1-8P2e-8ChFnd2e+P2Cv4H2t(1)平均孔隙水压力为:u-=8u0P2e-8ChFnd2e+P2Cv4H2t(2)当考虑井阻作用、涂抹作用(包括涂抹区渗透性和压缩性两方面的影响)等因素影响时,竖井地基平均固结度近似计算式为:Urz=1-Ae-Brzt(3)图1砼芯砂石桩平面布置及排水固结剖面示意图3122008-0-117地基基础工程GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVOL112No12平均孔隙水压力为:u-=Au0e-Brzt(4)式中A