静动联合排水固结法及其在填海工程中的应用

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发布时间：2021-08-26

资料介绍

SDCCM工法主要从改善土体渗透性、静力固

结、动力固结等方面促进土体固结，提高土体物理

力学性质，但并不是静动两种固结模式的简单叠

加，它具有其自身明显的特点。

1．1 改善土体渗透性

一般地，天然沉积的软土地基土层都是交替

出现，各土层渗透系数不同，水平方向的渗透系数

按照各土层厚度进行加权平均，即为：

kh=(klh1+k2h2+k3h3)／(h1+h2十h3)

垂直渗透系数为：

k =(h1+h2+h3)／(hi／kl+ 2／ 2+ 3／k3)

经推导可看出加权平均后的等代水平渗透系

数大于竖向渗透系数，但是水平渗透并不能直接

把孔隙水排出来，而必须借助竖向排水体系实现

排水固结。这个结论同样也适用于吹填土。

为了提高土体的竖向排水能力，SDCCM工法

要求在地基中埋设较密的竖向排水体(如塑料排

水板)以提高宏观k ，而砂垫层具有加强水平排

水作用两者同时作用，构成软弱淤泥良好的自排

水体系。

1．2 静力固结

根据静力固结理论，软土固结所需时间与排

水距离的平方成反比，插打塑料排水板可以增加

土层的排水途径，缩短排水距离，在压缩性高、含

水量大、孔隙比大、软土较厚的土层中效果更明

显。

插打排水板后，在软弱地基表面均布地堆载，

按序铺设水平砂层和填土。在该静荷载作用下，

加固土体中产生附加应力，引起的超静孔隙水压

力，在静置期(如7天至1个月)内，土颗粒间的

水通过排水板排出地层以外，超静孔隙水压力逐

渐消散，地基完成初步固结。

1．3 静动联合固结

当堆载引起的超静孑L压大部分消散之后进行

强夯，强夯激发附加动态超静孔隙水压力使静载

引起的残余孔压值+△ 激增到相当高的+△ 。。

这种+△ 。并不会随夯击动能的移去而自动消

除，反而会受到动载的“激励”触发软土颗粒结构

排列进一步定向移动或转动而具有长效固结效

果，促成了第二轮渗透固结过程，使土体中更多的

孔隙水排出，达到进一步固结压密的效果，较之单

纯的静力固结，压密效果往往更加明显。

1．4 SDCCM工法的特点

相对于经典的静力固结模型，1956年法国

Menard教授所创建的动力固结模型具有以下特

点：土体中含有少量气泡的可压缩液体；固结时土

体中排出液体的小孔的孔径是变化的；弹簧刚度

为变数；活塞有摩阻力。

基于以上模型，动力固结主要通过以下几种

方式完成：

(1)饱和土的压缩性。强夯时，气体体积压

缩，孔压增大，随后气体有所膨胀，孔隙水排出的

同时，孔压就减少。

(2)产生液化。土体中气体体积百分比为零

时，就变成不可压缩的。相应于孔隙水压力上升

到覆盖压力相等的能量级，土体即产生液化。但

若继续施加能量，则除了使土起重塑的破坏作用

外，能量纯属是浪费。

(3)渗透性变化。超孔压大于颗粒间的侧向

压力时，土颗粒间出现裂隙，形成排水通道。此

时，土的渗透系数骤增，孔隙水得以顺利排出。孔

压消散到小于颗粒间的侧向压力时，裂隙即自行

闭合。

(4)触变恢复。土体的强度逐渐减低，当出

现液化或接近液化时，强度达到最低值。此时土

体产生裂隙，而吸附水部分变成自由水，随着孔压

的消散，土的抗剪强度和变形模量都大幅度增长。

与Menard理论相比，SDCCM 中的“强夯机

理”与1956年法国Menard教授所创建的动力固

结的四点基本原理有着较大的区别，主要可概括

为以下几点：

(1)SDCCM可以兼收夯实堆载三相土体效

果之利，但对下卧软黏土淤泥来说，其压密必须经

过排水固结的过程，在压密的动力源中，静载为

主、动载为辅。静载为内因，动载为外因，没有静

载存在，动载稍纵即逝，不能产生长效渗透固结过

程，而强夯压密效果也必须在堆载压下逐渐发挥

完成，因此关键问题在于如何使动载在黏土中激

发产生的超静孔压激增，形成第二轮的渗透固结

过程，只有这样，静、动荷载才能相辅相成，充分转

化能量。

(2)SDCCM强夯加固对象应包括

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