2.6 堆载预压法的规定

2.6.1 地面堆载加压时地基中的应力分布模式

地面堆载加压时地基中的附加应力，只有地面上的重物所引起、唯一的附加应力，它的分布模式遵从布辛奈斯库解的规律，此工况称为C工况。当荷载面积（宽度B×长度L）很大，压缩层厚度H相对于荷载面积较小（即H/B＜0.3）的情况，地基压缩层中的附加应力几近于常数，且等于地面荷载p_c0，如图2-7a所示。否则，地基压缩层中的附加应力是变量，如图2-7b所示。

Terzaghi固结理论将单一土质地基压缩层中应力沿深度视为均匀分布的，这相当于图2-7a的情况。换言之，Terzaghi固结理论是建立在地基已在自重作用下固结完成，地面堆载面积很大，压缩层又薄的假设基础上的。分层法不采用上述假设，因为这样的假设会产生一些误差。通常情况下，地面荷载的作用面积是有限的，压缩层中各分层的附加应力不是常数，离地面越远，附加应力越小，如图2-7b所示。

分层法计算成层地基堆载预压法的沉降和固结度时均计入附加应力的变化。各分层均以其平均应力计算，如图2-8所示。

由图2-8可见压缩层中的第1分层，其应力值与地面压力几乎相等，以下各分层与地面压力都有不同大小的差值，越往下差值越大。为了消除误差，根据各分层的附加应力图形面积，采用应力折减系数ω_ci对地面荷载予以折减，就可得到各分层的平均附加应力。堆载预压法的应力折减系数ω_ci用下式算得：

式中 A_ci——堆载预压时成层地基中第i分层附加应力系数沿土层厚度的积分值（m），用式（2-10）计算；

h_i——第i分层的层厚（m）。

2.6.2 堆载加压法的荷载施加方式

在较大面积的范围内堆置荷载必然是逐渐施加的，不可能在1～2天内完成。为了研究方便，理论上认为有逐渐加荷和瞬时加荷两种方式。

逐渐加荷条件下的堆载加压又有两种不同的加荷方式，即分次线性均匀加荷和分级瞬时加荷。

1）采用分次线性均匀加荷方式时，每次堆载的施加需经历若干天才能达到预定值，在加荷时程曲线图上显示为一条斜线；随后维持若干天，在加荷时程曲线图上显示为一条水平线，接着再施加下一次的堆载；如此重复，直至完成全部堆载且维持到预压终止。多次加荷时，在加荷时程曲线图上就有数条这样的斜线和水平线（图2-9），每次加荷的速率不尽相同，斜线的斜率就不同。

2）采用分级瞬时加荷的方式时，每级堆载的施加都是瞬时完成，在加荷时程曲线图上显示为阶梯状图形。分层法采用多级瞬时施加的方式，代替分次线性均匀加荷方式。图2-10所示为多级瞬时加荷的荷载时程曲线图。分级的多寡对预压结束时的固结度计算值影响不大，对预压过程中的固结度计算值影响较大。

2.6.3 分级荷载及荷载比

多级瞬时加荷是将多次线性施加的荷载改为k级瞬时施加。各分级荷载按施加次序的先后，依次为Δp₁，Δp₂，…，Δp_j，…，Δp_k。每次线性施加的荷载可分为一级以上的瞬时加荷，各分级的荷载值为该级荷载的平均值，分级的荷载值与最终堆载值的比值，称为荷载比，可用下式计算：

式中 η_j——第j级分级荷载的荷载比，无量纲；

Δp_j——第j级分级荷载值（kN/m2）；

p_c0——最终的堆载值（kN/m2）。

2.6.4 分级荷载延宕时差和分级荷载固结历时

多级瞬时加荷时，各级荷载的固结历时各不相同。第1级荷载的固结历时最长，以后各级荷载的固结历时T_j逐渐减短。设预压结束的时刻为T_z，令各级荷载施加时刻比堆载开始时刻延宕的时差为t₁，t₂，…，t_j，…，t_k，则第j级荷载的固结历时T_j用下式计算：

式中 T_j——第j级荷载的固结历时（d）；

t_j——第j级荷载的延宕时差（d）。