真空預(yù)壓和堆載預(yù)壓的機(jī)理分析

1、土體的假定

為了便于說(shuō)明問(wèn)題，對(duì)土作如下假定：

(1)土是彈性體；

(2)土是均質(zhì)、各向同性且飽和；

(3)土的壓縮完全由孔隙體積的減小引起，土粒和孔隙水是不可壓縮的；

(4)堆載是一次瞬時(shí)施加。

2、堆載預(yù)壓法的加固機(jī)理

堆載預(yù)壓是在增加土體總壓力的基礎(chǔ)上，來(lái)增加土體的有效應(yīng)力。以土料、砂料或路堤自身作為荷載，對(duì)被加固的路基進(jìn)行預(yù)壓。軟土地基在此附加荷載作用下，產(chǎn)生正的超孔隙水壓力。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，超孔隙水壓力逐漸消散，土中有效應(yīng)力不斷增長(zhǎng)，地基土得以固結(jié)，產(chǎn)生垂直變形，同時(shí)強(qiáng)度也得到提高．用堆載預(yù)壓法進(jìn)行加固正常固結(jié)土地基的情形如圖2所示，圖中的塑料排水板是為了縮短加固時(shí)間、加快固結(jié)過(guò)程而設(shè)置

因此，經(jīng)過(guò)堆載預(yù)壓加固的土體強(qiáng)度得到了提高。

3. 真空預(yù)壓機(jī)理

真空預(yù)壓和堆載預(yù)壓同屬于排水固結(jié)法，真空預(yù)壓時(shí)，我們?cè)诩庸虆^(qū)的地面上抽真空造成負(fù)壓，土體孔壓逐漸降低，降低的孔壓轉(zhuǎn)變?yōu)橥馏w的有效應(yīng)力，這就是真空預(yù)壓使土體產(chǎn)生固結(jié)的基本原理。 真空預(yù)壓法早在1952年由瑞典土工研究所的Kjiellman教授提出：他闡述了在真空預(yù)壓過(guò)程中孔隙水壓力降低、有效應(yīng)力增加的正確觀點(diǎn)。在軟基中設(shè)置豎向排水通道(砂井或塑料排水板等)然后在地面鋪一層砂墊層，再在其上覆蓋一層不透氣的薄膜，在膜下抽真空，形成壓力差，這個(gè)壓力差稱之為“真空度”，在砂墊層中形成的真空度通過(guò)垂直排水通道向下傳遞，從而引起土中孔隙水壓力降低，使土體孔隙中的氣和水沿著垂直排水通道滲流，最后匯至砂墊層被泵抽出，達(dá)到排水固結(jié)的效果，如圖3所示：

在真空預(yù)壓加固完成，土體固結(jié)完成后，相應(yīng)的有效應(yīng)力圓移到位置2處，從圖4可知，加固后平均應(yīng)力增大了，但應(yīng)力圓的半徑?jīng)]有變化，這表明地基土的強(qiáng)度增大了，而剪應(yīng)力卻沒(méi)增大，所以在加固過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)地基失穩(wěn)的情形。當(dāng)停止抽真空后，被加固的土體由正常固結(jié)狀態(tài)變成超固結(jié)狀態(tài) ．士體中的強(qiáng)度沿超固結(jié)強(qiáng)度包絡(luò)線返回到圖4中的E點(diǎn)，E點(diǎn)比I)點(diǎn)具有更高的抗剪強(qiáng)度，因此，經(jīng)過(guò)真空預(yù)壓加固的土體強(qiáng)度得到了提高。