2.1 概述

2.1.1 固结理论研究的对象

地基土是一种有别于一般弹性物体的弹塑性体。地基受到荷载作用后，它的变形不是立即完成的。碎石土和砂土的压缩性小而渗透性大，在受荷后地基的变形达到稳定所需的时间很短，可以认为在外荷载施加完毕时，其固结沉降已基本完成。饱和软黏土与粉土地基在建筑物荷载作用下需要经过相当长的时间才能达到最终沉降，例如厚的饱和软黏土层，其固结沉降需要几年、十几年甚至几十年才能完成。

固结理论研究的主要对象是饱和黏性土和粉土，研究的课题是饱和土的变形与时间的关系。研究的主要成果之一是地基土的固结度。顾名思义固结度表示的是地基土固结的程度，即在某一固结应力作用下，经历时间t后，土体发生固结或孔隙水压力消散的程度。

2.1.2 研究分层法的起因

预压法是处理软黏土地基的有效方法之一。采用预压法处理软基的主要目的是：①减少建（构）筑物的工后沉降。地基的沉降在加载预压期间应大部分或基本完成，使建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差。②通过预压排水固结，加速地基土抗剪强度的增长，提高地基的承载力、强度及稳定性。③消除欠固结软土地基中桩的负摩阻力，并可消除竣工后地基的不均匀沉降等。

工程界都知道，要使预压法获得理想的效果，周密的设计是十分必要的。预压法设计的内容，实质上就是排水系统和加压系统的设计。成功与否的指标是：所处理的软土地基经过预压后达到的总平均固结度、增长后的地基强度、稳定性及地基剩余沉降值和沉降差满足设计要求。实践经验表明，经过精心设计后的预压法工程没能达到预计的效果，撇开施工因素，重要原因之一是缺乏准确的成层地基固结计算方法。当前比较成熟的固结计算方法只有计算单层土地基固结度的公式。有关预压法的现行规程规范，无论是国家的或行业的，都只是在地基变形计算时采用分层总和法的公式中体现了成层土，在计算固结度的公式中体现的是单一土质的参数。因此，设计人员只能采用平均指标法、当量厚度法或其他方法将成层地基转换为等效单一土质的单层土地基。所谓“等效”的结果难免出现一定的误差。例如，江苏省连云港市某工程，厂址区域地貌单元为海积平原，地基土主要包括粉质黏土夹粉土、淤泥质粉质黏土、粉土、粉砂夹粉土、粉细砂等，地表尚分布一定厚度人工堆积成因的填土，总面积12.1万m2。设计采用真空堆载联合预压法处理软土地基，其中Z2地块3.16万m2。膜下真空度大于650mmHg，堆载38kPa分两次堆置，经过150多天的真空预压和2～3个月的堆载预压，地面平均沉降了105.3cm，但压缩层总平均固结度只有0.766，只达到设计预估的84.2%（见表2-1）。究其原因，与采用的计算成层地基固结度方法有关。