真空预压和堆载预压的机理分析
1、土体的假定
为了便于说明问题,对土作如下假定:
(1)土是弹性体;
(2)土是均质、各向同性且饱和;
(3)土的压缩完全由孔隙体积的减小引起,土粒和孔隙水是不可压缩的;
(4)堆载是一次瞬时施加。
2、堆载预压法的加固机理
堆载预压是在增加土体总压力的基础上,来增加土体的有效应力。以土料、砂料或路堤自身作为荷载,对被加固的路基进行预压。软土地基在此附加荷载作用下,产生正的超孔隙水压力。经过一段时间后,超孔隙水压力逐渐消散,土中有效应力不断增长,地基土得以固结,产生垂直变形,同时强度也得到提高.用堆载预压法进行加固正常固结土地基的情形如图2所示,图中的塑料排水板是为了缩短加固时间、加快固结过程而设置
因此,经过堆载预压加固的土体强度得到了提高。
3. 真空预压机理
真空预压和堆载预压同属于排水固结法,真空预压时,我们在加固区的地面上抽真空造成负压,土体孔压逐渐降低,降低的孔压转变为土体的有效应力,这就是真空预压使土体产生固结的基本原理。 真空预压法早在1952年由瑞典土工研究所的Kjiellman教授提出:他阐述了在真空预压过程中孔隙水压力降低、有效应力增加的正确观点。在软基中设置竖向排水通道(砂井或塑料排水板等)然后在地面铺一层砂垫层,再在其上覆盖一层不透气的薄膜,在膜下抽真空,形成压力差,这个压力差称之为“真空度”,在砂垫层中形成的真空度通过垂直排水通道向下传递,从而引起土中孔隙水压力降低,使土体孔隙中的气和水沿着垂直排水通道渗流,最后汇至砂垫层被泵抽出,达到排水固结的效果,如图3所示:
在真空预压加固完成,土体固结完成后,相应的有效应力圆移到位置2处,从图4可知,加固后平均应力增大了,但应力圆的半径没有变化,这表明地基土的强度增大了,而剪应力却没增大,所以在加固过程中不会出现地基失稳的情形。当停止抽真空后,被加固的土体由正常固结状态变成超固结状态 .士体中的强度沿超固结强度包络线返回到图4中的E点,E点比I)点具有更高的抗剪强度,因此,经过真空预压加固的土体强度得到了提高。