一种限制超孔隙水压力消散加固地基的临时地基处理方法

摘要

本发明提供一种限制超孔隙水压力消散加固地基的临时地基处理方法，不排水地基结构包括硬质隔水垫层、止水帷幕、不透水层和饱和软黏土层，硬质隔水垫层铺设在地基表面上，饱和软黏土层夹设于硬质隔水垫层和不透水层之间，其中：硬质隔水垫层位于饱和软黏土层的上端面，不透水层位于饱和软黏土层的下端面；止水帷幕包裹在饱和软黏土层的侧端面；用土体中孔隙水压力来承受上部荷载，将原本地基处理中黏土渗透系数小这一不利因素转化为有利因素，利用黏土中较高的孔隙水渗透压力平衡附加应力。地基功能完成后可回收工程材料，恢复自然原貌，相比现有的地基处理方法该地基处理设想工期更短，更加绿色环保。

主权项

一种限制超孔隙水压力消散加固地基的临时地基处理方法，其特征在于，不排水地基结构包括硬质隔水垫层、止水帷幕、不透水层和饱和软黏土层，硬质隔水垫层铺设在地基表面上，饱和软黏土层夹设于硬质隔水垫层和不透水层之间，其中：硬质隔水垫层位于饱和软黏土层的上端面，不透水层位于饱和软黏土层的下端面；止水帷幕包裹在饱和软黏土层的侧端面；在本方法处理的饱和软黏土层不发生排水固结，所以在荷载作用下有效应力不增加，而是孔隙水压力增大；土中某一点孔隙水压力向各方向大小相同，因此取侧向土压力系数K₀＝1；土体自重应力作用在止水帷幕内侧上的土压力强度分布为：σ₀＝K₀γz             (1)式中：σ₀为静止土压力强度，单位符号为kPa；γ为土的重度，单位符号为kN/m³；z为计算深度，单位符号为m；止水帷幕在内部土压力作用下向外排挤，另一侧受到外侧土体自重应力产生的被动土压力；土体的自重应力作用在止水帷幕外侧的土压力强度分布为：${\sigma }_p={\mathrm{\gamma zK}}_p+2c\sqrt{K_p}---\left(2\right)$式中：σ_p为被动土压力强度，单位符号为kPa；K_p为朗肯被动土压力系数，为止水帷幕外侧土体的内摩擦角，单位符号为°；c为止水帷幕外侧土体的黏聚力，单位符号为kPa；式(2)‑式(1)可得，土的自重应力作用在止水帷幕上的土压力强度分布为：$\sigma =\gamma z(K_p-K_0)+2c\sqrt{K_p}$式中：σ为土的自重应力作用在止水帷幕上的土压力合力分布，单位符号为kPa；该合力可以作为止水帷幕的抗倾覆力；当硬质隔水垫层上部荷载时，荷载均匀作用在土体表面，在土体内部产生附加应力，由附加应力产生并作用在止水帷幕上的土压力强度分布为：σ_q＝K₀σ_α式中：σ_q为附加应力产生并作用在止水帷幕上的土压力强度，单位符号为kPa；σ_α为荷载均匀作用下，土体内部产生附加应力，单位符号为kPa；极限状态下，自重应力产生的土压力合力对止水帷幕脚点产生的力矩，即最大抗倾覆力矩为：$M_1=\frac{z}{3}·\frac{4c\sqrt{K_p}+(K_p-K_0)\gamma z+2c\sqrt{K_p}}{4c\sqrt{K_p}+(K_p-K_0)\gamma z}·\frac{4c\sqrt{K_p}+(K_p-K_0)\gamma z}{2}·z$化简得：$M_1=\frac{z^2}{6}[6c\sqrt{K_p}+(K_p-K_0)\gamma z]$当附加应力产生的土压力对止水帷幕脚点产生的力矩为：$M_2=\frac{K_0{\sigma }_{\alpha }{z}^2}{2}$保证正常使用的前提为M₁≥M₂，止水帷幕不产生倾覆；取极限状态，令M₁＝M₂，可计算得到处理地层的最大地基承载力为：${\sigma }_{\alpha }=\frac{6c\sqrt{K_p}+(K_p-K_0)\gamma z}{3K_0}.$