ISSN
1000-0054
清华大学学报(自然科学版)
2012
年第
52
卷第
2
期
10/27
182-185
CN
11-2223/N
J
Tsinghua
Umv
(Sα&-
Tech)
,
2012
,
Vo
l.
52
,
No.2
真空预压与电渗固结联合加固技术的理论模型
吴辉,胡黎明
(清华大学水利水电工程系,水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京
100084)
摘
要:真空预压和电渗团结是
2
种有效的软基加固技术,
地基处理中阴极和阳极一般成梅花形布置,因此可以简化为
轴对称问题进行研究。该文建立了真空预压一电渗固结问题
的轴对称概化模型,研究地基加固过程中地基内超静孔压发
展和地表沉降过程。在等应变假设的条件下,推导了轴对称
一维模型的解析解。同时发展有限元计算软件,对软基加固
过程进行数值模拟分析。真空预压、电渗团结和真空预压
电渗固结联合
3
种方法地基处理过程中的超静孔压发展情
况的对比分析表明:真空预压-电渗团结联合时模型中负超
静孔压最大,达到
90
kPa
,所产生的差异沉降最小,为
0.01
cm
o
因此,真空预压与电渗团结联合作用时地基中将
形成更大的负超静孔压,达到更好的预压效果,同时有效地
减小地表的差异沉降。
关键词:软基加固;真空预压;电渗固结;超静孔压
z
差异
沉降
中图分类号
:
TU46+3;
TU472.3
t
3
文章编号:
1000-0054(2012)02-0182
•
04
文献标志码
:A
Analytical models
of
the coupling
of
vacuum
preloading and electro-osmosis consolidation
for ground stabilization
WU
Hut
,
HU
Ltmtng
(State
Key
Laboratory
of
Hydroscience
and
Engineering
,
Department
of
Hydraulic
Engineering
,
Tsinghua
University
,
Beijing
100084
,
China)
Abstract:
Vacuum
preloadmg
and
electro-osmosls
consolidation
are
two
effecttve
methods
for
soft
ground
stabilization.
Those
two
techmques
have
been
coupled
m
engmeenng
practlce
,
wlth
analyses
based
on
an
axisymmetric
mode
l.
ThlS
paper
presents
an
analytlcal
model
ln
aXlsymmetnc
coordlnate
to
predlct
the
excess
pore
pressure
and
the
ground
settlemen
t.
An
analyttcal
Solutlon
lS
obtained
based
on
an
assumed
equal
stram
condltlon
for
the
1-D
aXlsymmetnc
mode
l. A
fmite
element
model
was
developed
to
further
investlgate
the
development
of
the
excess
pore
water
pressure
and
the
ground
settlement
during
ground
treatment.
Numencal
results
show
that
vacuum
preloading
with
electro-osmosls
glves
a
larger
negative
excess
pore
water
pressure
to
consolidate
the
ground
and
the
dtfferenttal
settlement
can
be
decreased
to
O.
01 cm.
Key
words:
soft
ground
lmprovement;
aXlsymmetnc
model;
vacuum
preloadlng;
electro-osmosis;
excess
pore
pressure;
dtfferential
settlement
真空预压固结处理地基是一种有效的地基处理
方法,
1952
年由瑞典皇家地质学院
Kjellman
教授
提出
[1]
,之后被各国学者关注,并广泛应用在软土地
基处理工程中山。电渗国结技术对低渗透性、高含
水量的岩土材料有更高效的排水固结效果阳。目前
随着地基处理技术的不断发展,工程上开始将多种
地基处理方法联合使用,以满足处理效果和施工工
期的要求。真空-堆载联合预压法[
4J
、堆载一电渗联
合作用町、真空联合电渗法[町等一系列技术开始应
用于国内外地基处理工程。
针对真空联合电渗法,国内外学者进行了一定
的研究,对软粘土进行真空电渗室内试验,一般采用
平面二维模型分析并推导理论解
[7J
。真空预压和电
渗固结联合进行地基处理时,阴极和阳极成梅花形
或正方形布置间,阴极作为排水通道,阳极分布于四
周,可以简化为轴对称问题进行研究。为了更好的
反映工程实际情况,本文针对真空预压和电渗固结
联合处理过程建立轴对称分析模型,进行理论推导
和数值模拟分析工作,探讨地基处理工程中超静孔
隙水压力的发展过程和地表沉降特点,为实际工程
提供理论参考依据。
1
真空一电渗轴对称理论模型
真空预压和电渗固结联合进行软基处理时,土
体表面铺设砂垫层,与地基中排水井相连,砂垫层表
收稿日期
2010-06-27
基金项目:国家自然科学基金资助项目
(50978139);
清华大学自主研究计划项目
(2010THZ02-1)
;
教育部科学技术重点项目(1
09006)
作者简介:吴辉(1
988-)
,男(汉)
,湖北,博士研究生。
通信作者
z
胡黎明,副教授,
E-mail:
gehu@tsmghua.edu.cn