某软土地基采用砂井预压法加固地基,其土层分布为:地面下15m为高压缩性软土,往下为粉砂层,地下水位在地面下1.5m。软土重度γ=18.5kN/m3,孔隙比e1=1.10,压缩系数α=0.58MPa-1,垂直向渗透系数kv=2.5×10-8cm/s,水平向渗透系数kh=7.5×10-8 cm/s,预压荷载为120kPa,在4个月内加上,然后预压时间4个月。砂井直径33cm,井距 3.0m,等边三角形布井,砂井打至粉砂层顶面,试用太沙基单向固结理论和高木俊介法计算经预压后地基的固结度。
参考答案:
(1)采用太沙基单向固结理论计算
竖向固结度计算
式中:Cv——竖向固结系数;
H——单面排水土层厚度或双面排水时土层厚度之半;
t——固结时间,若加荷是逐渐施加的,则加荷历时的一半起算。
式中:Ch——径向固结系数;
n——井径比,n=de/dw,dw为竖井直径;
de——有效排水直径,等边三角形布桩时de=1.05l,l为井距;
t——同前。
l=3.0m,de=1.05l=1.05×3=3.15m,dw=0.33m
n=de/dw=3.15/0.33=9.545
地基总的平均固结度计算
Uvh=1-(1-Uv)(1-Uh)=1-(1-0.24)×(1-0.895)=1-0.76×0.105=0.92
(2)采用高木俊介法计算平均固结度
高木俊介法计算地基平均固结度,就是《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—2002)规范式(5.2.7)
式中:qi——第i级荷载的加载速率;
∑△p——各级荷载的累加值;
Ti-1、Ti——分别为第i级荷载加载的起始和终止时间;
由此看出:
①太沙基单向固结理论计算的地基平均固结度为92%,高木俊介法计算的为93%,两种方法的计算结果相近。
②在打砂井和塑料排水板情况下,竖向固结度较小,径向固结度是主要的,在该题的条件下径向固结度是竖向固结度的3.7倍。当砂井和塑料排水板间距很密时,竖向固结度可忽略。