控制二次固结沉降的软土地基处理方法

申请/专利持有者: 浙江省交通规划设计研究院

申请日期: 2018-06-29

发明家/设计师: 于凡

公众（公告）日: 2020-05-12

代理商: 杭州天琴知识产权代理

公开（公告）号: CN108797558B

特工: 王晨

主要分类号: E02D3 / 10（20060101）

地址: 浙江省杭州市环城西路89号310006

分类号: E02D3 / 10（20060101）

优先级:

专利状态码: 有效授权

法律状态: 2020.05.12#授权； 2018.12.07#有效的实质审查; 2018.11.13#公共

概述: 本发明公开了一种软土地基处理方法，该方法控制二次固结沉降，并对软土地基进行排水固结+堆载预压处理，满足预压期后的卸荷超轻. EPS和填充路面结构；在进行基础处理设计之前，地质勘探会同时获取未扰动的土壤样品，进行一系列常规的次固结试验和超固结土的次固结试验，以获得设计所需的一系列参数或曲线；基础处理在设计中，除了常规的稳定性和总沉降计算外，还需要进行二次固结沉降计算，并且回填超轻材料的厚度根据具体项目的要求进行设计，以解决基础沉降问题. 施工后的基础. 本发明的方法可以将软粘土转变成超固结土，从而降低了软粘土的二次固结系数，减少了软土层的二次固结沉降，达到了控制施工后结构沉降的目的.

主权: 1.一种通过控制二次固结沉降的软土地基处理方法，其特征在于，通过现场土壤实验室测试计算正常固结下软土地基的施工后沉降. 如果软土地基的施工后沉降量大于实际项目要求，则采用超夯方法处理软土地基. 过固结法是指软土地基的排水固结+桩预压法. 压实期满后，卸载并重新填充轻质材料，并填充路面结构. 通过原状土壤实验室测试计算正常固结下软土地基的施工后沉降的具体过程如下: 首先，在工程区进行地质勘探，并使用薄土. 借款人获得原始的软土样品；然后将收集的土壤样品制成样品，并在正常固结下进行一维固结试验和常规岩土工程测试，以获得软土地基各土层的原始土壤的次固结系数和常规岩土参数. 最后，根据原状土的次固结系数，计算各土层的次固结沉降量，然后累积各土层的次固结沉降量，得到正常固结状态下的软度. 土壤基础通过以下步骤使用超固结方法设计软土基础，以确定轻质材料的填充厚度: 1将软土样品制成样品，并使其处于不同的超固结状态. 进行一维二次固结测试使各土层固结系数的变化曲线与软土基础的超固结率相吻合； 2选择多组不同的超载比，计算各土层在荷载预载下卸荷前后的附加应力和自重应力，并根据不同的超载比计算各土层的超固结比. 额外的压力和自重压力； 3根据各土层的固结系数与超固结率的变化曲线，确定不同超载率下各土层的次固结系数，然后根据二次固结系数和各土层的二次固结累积沉降量，得到不同超载率下软土地基的施工后沉降. 4绘制软土基础施工后沉降与过载比的曲线，并根据实际工程要求选择相应的软土基础施工后沉降. 选定的过载率.

全文数据: 一种控制二次固结沉降的软土地基处理方法[0001]本发明属于岩土工程技术领域，尤其涉及一种控制二次固结沉降的软土地基处理方法. 背景技术[0002]软土也被称为软粘土，其是弱粘性土的缩写. 它形成于第四纪晚期，属于相等的海洋，泻湖，河谷，池塘，沼泽，三角洲等的粘性沉积物. 或者河冲积物大部分分布在沿海，河流的中下游或附近. 湖泊. 常见的弱粘性土壤是淤泥和泥土. 软粘土地基承载力低，强度增长缓慢，加载后易变形不均匀，变形率大，稳定时间长，渗透率小，触变性和流变性好. 常用的软土地基处理方法包括预压法，置换法，混合法等. 在荷载作用下软黏土的强度会增加，饱和软黏土基础会随着孔隙水压力的消散和外力作用下土层的固化而消散. . 结果，土壤的剪切强度也将增加. [0003]随着中国经济建设和沿海地区的发展，的工程建设继续进行，涉及软土的工程越来越多，工程量越来越大，软土地基还没有工程界在过去曾重视过二次合并结算已成为必须重视的问题. 软土二次固结沉降通常是指初固结完成后，在恒定有效应力的作用下，由于土体骨架蠕变引起的土体长期变形，即地基经历了长时间的变形. 外部载荷和土壤主体中的孔隙水压力当有效应力保持不变时，沉降是由土壤的固体骨架长时间缓慢蠕变引起的. 一般土壤的二次固结沉降值很小，但是对于含有有机质的较厚的软黏土，则不容忽视.

[0004]在当前的工程实践中，通常可以有效地保证施工期的安全性和稳定性，但是施工后沉降过多的现象仍然很普遍. 主要原因是次要固结压缩量太大或躺下很软，土层的过度施工后压缩会导致施工后过度沉降，从而导致路面裂缝，桥头跳动，裂缝或建筑物的倾斜. [0005]为了控制软土地基的二次固结沉降（施工后沉降），项目中通常采用排水固结+超载预紧的方法，通过增加预载或增加预紧力来控制二次固结沉降. 延长预压时间但是，该方法通常使用经验系数法来计算总沉降量和施工后沉降量. 未进行软土的二次固结测试和次固结沉降的计算，导致实际项目的施工后沉降与计算值相差很大. 后结算无法控制；同时，过载能力受到基础稳定性的限制. 过载率通常很小，通常不超过1.3，效果不明显. [0006]目前，用于预压缩排水固结的软土地基处理方法不断得到改进. 例如，公开号为CN106049413的中国专利技术通过动态压实通过真空排水结构排出孔隙水. CN104110025的中国专利技术采用软土，内部管道与塑料排水板结合，孔隙水通过真空抽干. 公开号为CN107916662的中国专利技术通过区域分层加快了软土地基的固结排水速度，简化了施工过程. 出版号为CN107916662，中国专利技术通过加固和注浆等一系列施工方法控制二次固结沉降.

尽管这些方法在一定程度上不断改善了预排水效果，并减少了二次固结沉降，但都没有对二次固结沉降进行量化控制，实际效果并不显着. 发明内容[0007]有鉴于此，本发明提供一种通过控制二次固结沉降的软土地基处理方法，可用于量化施工后基础沉降的不同要求. [0008]一种通过控制二次固结沉降的软土地基处理方法，如果未大于在软土上的实际工程，则通过未扰动的土壤实验室测试来计算正常固结状态下软土基础的施工后沉降. 基础对于沉降后的要求，采用超固结法处理软土地基. 过固结法是通过排水固结+堆载预压法处理软土地基. 在满足预加载期后，卸载并回填轻质材料和结构，例如人行道结构或大坝. 超固结法可以将软黏土转变成超固结土，从而降低软黏土的二次固结系数，减少软土层的二次固结沉降，达到控制施工后结构沉降的目的. . [0009]进一步地，通过原状土实验室试验计算正常固结下软土基础施工后沉降的具体过程如下: 首先，在工程区进行地质勘探，并使用薄壁借款人得到未扰动的软土样品，然后将采集的土壤样品制成样品，并在正常固结状态下进行一维二次固结试验和常规岩土试验，以获得各层土层的未扰动土二次固结系数和常规岩土参数. 最后，根据原状土的次固结系数，计算各土层的次固结沉降量，然后累积各土层的次固结沉降量，得到软土的施工后沉降量. 在正常合并状态下te. 同时计算软土地基的主要固结沉降量.

原状土的原位测试可以准确获得软土的次固结系数和常规岩土参数，从而更准确地估算次固结沉降和初固结沉降. [0010]在基础处理的设计中，除了常规的一次固结沉降计算和稳定性计算外，还需要进行二次固结沉降计算，并且根据具体项目的要求进行超轻材料的回填施工后的基础沉降. 厚度设计. [0011]进一步地，各土层原状土的固结系数通过下式计算: [0013]其中: 在实验中选择任意土层^ 7〜^的原状土的固结系数. 二次固结开始时间edPe2是对应于二次固结开始时间的土层的二次固结孔隙率. [0014]此外，通过以下公式计算每个土层的次固结沉降: [0016]其中: 对于任何土层次固结沉降s常规土工试验，H为土层厚度，Ca为的未固结系数. 土层的原状土ti〜t2是实验中选择的次固结的开始时间，eo是固结度达到100％时土层的孔隙率. [0017]此外，采用超固结方法对软土基础进行预加载，预加载直至基础固结度达到100％，然后卸载并回填轻质材料，轻质材料的施工厚度由实际工程确定. 确定施工后软土地基的沉降量. 当地面的固结度达到100％时，施工后沉降等于二次固结沉降. [0018]此外，利用超固结法对软土地基进行处理的设计过程通过以下步骤确定轻质材料的填充厚度: [0019]将1个软土样品制成样品并在不同的超固结条件下进行在满足超固结率的条件下，使软土地基各土层固结系数变化曲线拟合的条件下的三维次固结试验； [0020] 2.选择多组不同的超载比，并计算每个土层在不同的超载比的不同预载下卸荷前后的附加应力和自重应力，并计算出不同载荷比下各土层的超固结比根据额外的压力和自重压力； [0021] 3根据各土层的固结系数具有超固结率的曲线确定了不同过载率下各土层的次固结系数，然后根据不同过载率计算各土层的次固结沉降. 二次固结系数，累积各土层的二次固结沉降量，得到不同超载率下软土地基的施工后沉降量. [0022] 4绘制软土地基施工后沉降随超载比的变化曲线，并根据实际工程情况，对软土地基施工后沉降需要选择相应的超载比，然后轻质材料的填充厚度应根据所选的过载比确定.

[0023]此外，在步骤⑵中，通过以下公式计算不同过载率下每个土层的超固结率: [0025]其中: 对于任何过载率下的任何土层，OCL超固结率0CR，〇 〇是过载比OCL下的土层i的自重应力，σ1是加载后过载比OCL下的土层i的附加应力，σ2是卸载后过载比OCL下的土层i额外的压力. [0026]此外，在步骤⑷中，通过以下公式计算轻质材料的填充厚度: [0028]其中: h是填充厚度，OCL是超载比，γ是土壤重量，并且γΕ5Ρ是轻质的材料，何为路堤的设计. [0029]进一步地，轻质材料采用超轻质EPS聚苯乙烯泡沫塑料泡沫块；因为EPS泡沫塑料块的重量很轻，所以其堆积密度约为土壤堆积密度的1％. 这样可以大大增加过载率，使过载率大于1.3，增加土壤超固结率，从而减少次固结沉降. [0030]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果: [0031] 1.本发明可以准确估算出施工后第二次固结沉降的基础），可以有效地控制施工后的沉降量. [0032] 2本发明可以使过载比大于1.3，而不受地基稳定性的限制. [0033] 3根据本发明的不同要求，可以定量地设计本发明，以在建造后沉降地基. 附图说明[0034]图1是本发明基于超固结方法确定轻质材料回填厚度的示意性流程图.

[0035]图. 图2是二次固结试验中的e〜Igt的图. [0036]图. 图3是二次固结系数与超固结率的拟合曲线图. [0037]图. 图4是超固结率计算过程中应力表达的. [0038]图. 图5是二次固结沉降量和过载率的拟合曲线图. 具体实施方式[0039]为了更具体地描述本发明，下面将结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述. [0040]本发明的核心思想是: 在进行地基处理设计之前，进行地质勘查，同时获取原状土样，一系列常规的次固结试验和超固结土的次固结试验，以获得原始的次生土固结系数，常规岩土参数和超固结试验曲线；在设计地基处理时，除了常规的稳定性和一次固结沉降计算外，还需要根据施工量化设计后基础沉降的具体项目要求，对次固结沉降进行固结后沉降计算. [0041]本发明的软土地基处理方法包括以下步骤: [0042]步骤1: 进行地质勘查，同时获取原状土样，进行一系列常规的二次固结试验和常规的岩土试验，通过原状土的实验室测试，可以准确获得软土的次固结系数和常规岩土参数，以便更准确地估算次固结沉降和初固结沉降. [0043]步骤2: 通过原状土壤实验室测试，计算正常固结状态下软土地基的施工后沉降. [0044]首先确定软土地基的分层，在工程区域进行地质勘探，并使用薄壁借款人获取每层土壤的原始软土样品；然后将收集的土壤样品制成样品，并处于正常固结状态. 进行一维二次固结试验和常规岩土试验.

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