- 港口工程及工程排水與加固理論與技術進展
- 吳澎 戴濟群主編
- 1001字
- 2021-10-22 17:37:47
1 引言
作為一種行之有效的軟土地基處治技術,豎井排水固結法在公路鐵路、港口碼頭、電廠機場、圍墾造陸等工程中得到廣泛應用[1-6]。該法通過在軟土地基中設置豎向排水體,使得軟土層的排水距離縮短,從而可加快地基的固結速率,并實現減小地基工后沉降和提高地基承載力的目的。目前,常用的豎向排水體有砂井、袋裝砂井、塑料排水帶(板)、透水軟管等[7]。相比于其他排水體,塑料排水帶具有重量輕、施工方便快捷、質量易控易查、排水效果好、造價低廉等諸多優點。
理論研究方面,Carrillo首先證明了豎井地基固結可簡化為徑向固結和豎向固結的簡單組合,從而使豎井地基徑向固結理論更具實用意義[8]。Barron首先對豎井地基固結開展了較為系統的研究[9],其等應變條件的理想井解答成為土力學教材和相關規范手冊廣泛引用的理論。高木俊介提出了逐漸加荷下豎井地基固結計算方法,較之此前的Terzaghi近似修正法,該法更嚴密且適用性更廣[8]。Hart等提出了簡單實用的未打穿豎井地基平均固結度近似計算公式[8]。Yoshikuni等得到了自由應變條件下能綜合考慮徑豎向組合滲流的解答[10,11],該研究的一個重要貢獻是引入了豎井流量連續方程,從而使豎井固結理論可以較好的考慮井阻作用。Hansbo得到了同時考慮井阻和涂抹的非理想井近似解答[12],該解答表達式簡單,所含參數物理意義明確,因而被學術界和工程界廣泛接受。20世紀80年代初期,我國學者曾國熙和王貽蓀分別提出了豎井地基平均固結度普遍表達式和考慮豎井井阻的折減井徑法[8],標志著我國豎井固結理論研究在當時已達較高水平。之后,謝康和推導了考慮井阻和涂抹的豎井固結嚴格解[8],趙維炳推導了考慮土體黏彈性的豎井地基固結解[13],董志良將謝康和理論擴展到堆載正壓與真空負壓組合施加的情況[14],Xie等推導了雙層豎井地基固結解答[15],Hansbo給出了考慮非達西滲流的近似解答[16-18],Tang開展了未打穿豎井地基和成層理想井地基固結研究[19]。進入21世紀后,豎井固結理論研究在變荷載、豎井未穿透軟土層、考慮地基土成層性、考慮土體壓縮和滲流非線性、考慮涂抹區滲透系數沿徑向變化和考慮井通量或井阻隨地基深度和固結時間變化等多方面取得了進展[20-24]。
下文將首先對經典的豎井固結理論及其參數取值進行闡述。然后,從工程實用角度出發,對當前在國際上有較大影響力且公式較為簡單的理論進行介紹,包括考慮非達西滲流和考慮涂抹區滲透系數漸變的豎井固結理論。另外,筆者近年來關于變井通量(或變井阻)的豎井固結理論也在此進行介紹,最后還將對這些公式的應用進行說明。