土体经预压之后，压缩变形量得以提前 完成
图4-2-1 排水固结法增大地 基土密度的原理
如果对地基施加的荷 载大于建(构)筑荷载，如 图 4-2-1中的d点所对应的 压力，则会进一步增大
地层的固结程度，大大
减少地基的沉降量，该
方法称为超载预压排水
固结法。

图4-2-1 排水固结法增大地基土密 度的原理
地基的有效应力，见图4-2-3 。
当抽真空时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐步 形成负压，使土体内部与排水通道、垫层之间形成压差。在
此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，从而
使土体固结。
a 真空预压过程示意图;
b 增压的有效应力
图4-2-3
真空预压原理
真空预压的原理主要反映在以下三个方面：
第二节：加固机理
一、堆载预压加固机理 1、预压力学变化过程 ① 假定土体天然固结压力σ0′对应的孔隙 比为eo (对应a点) 。 ② 压力增加 △σՙ，孔隙比减小 △e ，固 结终止于c点(压缩曲线abc)，对应抗剪强度 增加△τ。 ③c点卸压△σՙ (卸荷曲线cef )，孔隙比增 大 , )土体抗剪强度下降 e(值 e 。 由于 e' e, 亦即大部分压缩变形( e e)在预压阶 段已经消除(再压缩曲线fgc’ )。
5、排水系统与加压系统的关系
加压系统是地基实现排水固结的基本保证，排水系统是实
现地基内水体顺利排出的一种有效手段。
二者关系：如没有加压系统，孔隙中的水没有压力差就不 会自然排出，地基也就得不到加固；如果只增加固结压力， 不缩短土层的排水距离，则不能在预压期间尽快地完成设计 所要求的沉降量，强度不能及时提高，加载也不能顺利进行。
第四章
预压法(排水固结法)
第一节
概
述
1、预压 (排水固结)法的概念 利用排水固结原理，在地基土内设置砂井等竖向排水体、
铺设水平排水垫层， 然后利用建筑物本身重力分级逐渐加载，
或在建筑物建造前在场地先行加载预压，使土体中的孔隙水排 出，逐渐固结，地基发生沉降，同时达到强度逐步提高的地基
处理方法。 2、应用对象
预压法适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土地
基。砂井法特别适用于处理存在连续薄砂层的地基。真空预压 法适用于能在加固区形成稳定负压边界条件的软土地基。
3 应用排水固结法的主要目的
应用排水固结法的主要目的包括三个方面： ① 减少建筑地基沉降，使地基的沉降在加载预压期间大 部或基本完成，使建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和
2、加载的固结过程 根据土力学，地基内某点总应力 σ 、有效应力 σ ′、及孔隙 水Байду номын сангаас力u 之间的关系为:σ′= σ- u ;
固结度U 可表示为： U
u ( 1 ) u
加载的固结过程可表示为：
① t 0时， u , 0,U 0 ； ② 0 t 时， u ,0 u 1；
为加快土层的固结速度，
最有效的方法是增加土层的
排水途径，缩短排水距离。 具体排水手段：设置竖向排水 体 ( 砂井、塑料排水板 ( 袋 ))+
a 竖向双面排水
水平排水体(砂垫层)
b 砂井地基排水
图4-2-2 排水法的原理
二、真空预压加固机理
真空预压法是在需要加固的软土地基表面：①先铺设砂 垫层；②然后埋设垂直排水管道； ③再用不透气的封闭膜 使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中； ④ 通 过 砂 垫 层 内 埋 设的吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加
1) 薄膜上面承受等于薄膜内外压差的荷载。
关键是排水通道便 于施工、透水性好
加载法：(堆载预压法；超载预压法； 建筑物自重分级加载法) 真空预压法； 降水预压法； 电渗法； 联合法；
排水系统：为改善原地 基天然排水系统的边界 条件，增加孔隙水排出 路径、缩短排水距离(加 速地基土排水固结进程)
竖向排水体 ( 普通砂井；袋装砂井； 塑料排水板，其它排水方式) 水平排水体——砂垫层。
沉降差；
② 通过排水固结，加速地基土的抗剪强度的增长，提高 建筑地基强度及稳定性； ③ 消除欠固结软土地基中桩承受的负摩阻力，并可消除 竣工后地基的不均匀沉降等。
4 排水固结系统的组成 排水固结法由排水系统与加压系统组成
关键是提高压力场 梯度值
排 水 固 结
加压系统：为地基提供 固结压力，使地基产生 附加压力而发生排水固 结(给地基提供排水固结 动力)
力，增加有效应力的过程。土层在负的超静水压力下排水固结，称
为负压固结；
3) 降水预压法、电渗排水预压法。是在总应力不变的情况下，通过
减小地基内孔隙水压力来增加有效应力的方法。其中，降水预压也
是土层在负的超静水压力下排水固结，属于负压固结。 真空预压、降水预压和电渗排水预压方法由于不增加剪应力，地 基不会产生剪切破坏，适用于很软弱的黏土地基的排水固结处理， 而且也不需要控制加载速率。 4）电渗排水预压法。是在土中插入金属电极、通以直流电,借助于电 场作用使土中水从阳极流向阴极排走, 且不让水在阳极附近补充，从 而降低土中的含水量或地下水位,加速固结。
加压与排水这两个系统，在设计时总是联系起来考虑的。
6、各种预压法简介 荷载作用下，地基土层的固结过程实质上就是孔隙水压力不断消
散和有效应力不断增长的过程。
排水和加压系统就是改变地基应力场中的总应力 σ和孔隙水压 力u来达到增大有效应力σ′、实现压缩土层的目的。其中 1) 堆载预压法。是用填土等外荷对地基预压而增加地基总应力 σ， 使孔隙水压力u消散来增加有效应力σ′； 2) 真空预压法。是通过覆盖于地面的密封膜下抽真空，使膜内外形 成气压差(总压力不变,仍为大气压及土体自重压力)、减少孔隙水压
③ t 时， u 0, ,U 1 ，固结完成。
显然，U 随有效应力σ′的增加而增大并趋向于1。
3、固结所需时间 排水系统(竖向、水平排水体)作用:改善地基排水边界条件，增强土 层的排水固结效果。 根据固结理论，固结所需时间和排水距离的平方成正比，土层
越厚，固结延续的时间越长。