一种成层地基真空预压固结度的计算方法
技术领域
本发明涉及岩土工程中软土地基加固技术领域，具体涉及一种成层地基真空预压固结度的计算方法。
背景技术：
真空预压排水固结法加固软土地基同堆载预压加固地基一样，有两个最基本的问题：最终效果问题和预压时变形、孔压、有效应力强度参数等随时间变化。对于真空预压的固结解析解研究较少。真空预压和堆载预压的区别不仅在于初始和边界条件的区别，并且它们使土体发生体积变形的机制也有所不同。体积应变的计算对真空预压变形和固结度的计算都有较大的影响，直接引用传统堆载预压的体积应变计算公式计算可能导致较大误差。工程界迫切要求提供一种用于真空预压法加固多层地基的固结度计算之专用方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成层地基真空预压固结度的计算方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
一种成层地基真空预压固结度的计算方法，所述方法包括如下步骤：
将压缩层按自然层位划分为若干分层，并计算各分层的排水距离和全路径竖向固结系数；
真空预压过程中会发生真空负压作用在成层地基中，同时也会发生地下水位下降，引起浮力消退的土层增加自重。此重力作用在成层地基上使压缩变形增大。真空负压和土层水位下降两种作用是共生的。这两种作用的应力分布模式不同，真空负压是衰减型的，作用的深度有限，达不到压缩层的全部，水位下降是稳定型的，下降后的地下水位以下的压力是个不变量。两种作用施加的方式也不同，真空负压是瞬间施加，水位下降是线性均匀施加的。根据这些特点决定了此两种工况是不能合起来计算，必须分别计算后再合成。故真空预压加固成层地基的计算分为真空负压(A工况)和水位下降(B工况)两种。加上合成后的V工况，总计为3种工况。
确定各分层真空压力的衰减值和地下水位下降的幅度，绘制真空负压和水位下降压力与深度关系曲线图，并计算出上述两种工况各分层的分层应力折减系数；
分别计算A、B、V共3种工况的各分层的最终沉降值和整层最终沉降值，算出3种工况的各分层的分层贡献率和A、B工况的分层权重、整层权重。计算A、B两种工况的各分层固结度初值；
根据分层固结度初值和分层应力折减系数得出A、B工况的分层平均固结度；
根据A、B两种工况的分层平均固结度乘上对应的分层贡献率得出A、B工况的分层固结度贡献值；
将此A、B两种工况的各分层固结度贡献值进行叠加后得出A、B两种工况成层地基整层总平均固结度。
将A、B两种工况的成层地基整层总平均固结度分别乘上各自相应的整层权重后相加就得到两者共同作用时V工况的整层总平均固结度。
另一个途径是：将A、B两种工况的分层平均固结度乘上对应的分层权重后相加，得到两者共同作用时V工况的各分层平均固结度；
将V工况的各分层平均固结度乘上V工况的各分层贡献率就得到V工况的各分层的分层固结度贡献值，最后将其总和之就得到V工况的整层总平均固结度。
优选的，所述排水距离和全路径竖向固结系数的计算方法包括如下步骤：
第i分层的排水距离Hi为从该分层底面至压缩层顶面的距离，用下式计算：
土中水自第i分层的底面到压缩层顶面的渗流运动应包括排水距离Hi内的所有分层，hm为第m土层的层厚，单位m。
优选的，所述全路径竖向固结系数
计算需区分竖井层和井下层。
当第i分层位于竖井层中时：
式中：cvm为第m土层的竖向固结系数，单位cm2/s；hm为第m土层的层厚，单位cm；
当第i分层位于井下层中时：
计算竖井层中各分层的复合竖向固结系数，采用面积比的方法将竖井的竖向固结系数和井间土的竖向固结系数等效成各分层的复合竖向固结系数，用下式计算：
cwsi＝[1+μ(vi-1)]×cvi
式中：cwsi为第i分层的复合竖向固结系数，单位cm2/s；μ为竖井横截面面积与单井影响范围横截面面积之比，无因次，μ＝Aw/A；vi为竖井的竖向固结系数与第i分层井间土的竖向固结系数之比，无因次，vi＝cw/cvi；
式中：Aw为竖井横截面面积，单位m2；A为单井影响范围横截面面积，单位m2；cw为竖井竖向固结系数，单位cm2/s；cvi为第i分层井间土的竖向固结系数，单位cm2/s；
井下层中各分层的全路径竖向固结系数
式中：cwsm为竖井层中第m层的复合竖向固结系数，单位cm2/s；cvm为井下层中第m层土的竖向固结系数，单位cm2/s；w为竖井层中最下一层的土层序号，无因次；w+1为井下层中最上面一层的土层序号，无因次。
优选的，所述分层固结度初值的计算方法为：
A工况：
B工况：
式中：
优选的，所述系数βi的计算方法为：
当分层位于竖井层中时：
当分层位于井下层中时：
式中：chi为土的径向固结系数，cm2/s；
Fi为第i分层与井径比、井阻和涂抹影响有关的参数。
当为理想井地基：Fi＝Fn；
当为非理想井地基：Fi＝Fn+Fsi+Fri；
式中：Fn为井径比因子，竖井层中各分层均相同，用下式计算：
当井径比nw≥15时，Fn可简化为：
Fn＝ln(nw)-0.75；
Fsi反映第i分层涂抹扰动影响，按下式计算：
Si＝dsi/dw；
式中：khi、ksi分别为第i分层原状土和涂抹区土的渗透系数，cm/s；dw为竖井直径，cm；dsi为涂抹区直径，cm；Si为第i分层的涂抹区直径dsi与竖井直径dw的比值，可取S＝2～3。对中等灵敏黏性土取低值，对高灵敏黏性土取高值；
Fri反映第i分层的井阻影响，按下式计算：
式中：Hi为第i分层的排水距离，cm；kw为竖井渗透系数，cm/s；qw为竖井通水量，cm3/s；rw为竖井横截面的半径，cm。
优选的，所述A工况时，分层应力折减系数的计算方法包括如下步骤：
根据土层的渗透性差别与土层的渗透系数，选择对应的真空衰减值；
根据真空负压的衰减值，计算得到衰减后各分层中点的真空压力，该压力与地面真空压力的比值即为真空压力的应力折减系数，并用以下公式进行计算：
式中：ωai为A工况的应力折减系数，pi-1为第i-1分层中点处衰减后的真空压力，单位kPa；hi-1、hi分别为第i-1、i分层的层厚，单位m；δi-1、δi分别为第i-1、i分层的真空压力衰减值，单位kPa/m，p0为膜下真空度对应的真空压力，kPa。
优选的，所述B工况时，分层应力折减系数的计算方法包括如下步骤：
根据原地下水位与预估地下水位下降的幅度，算出水位下降的作用在各分层中产生的压力大小。并用以下公式进行计算：
ωbi＝Ai/γwhbhi
式中：ωbi为B工况的应力折减系数，Ai为第i分层水位下降压力图形的面积，kPa；γw为水的重度，kN/m3；hb为地下水下降的幅度，m；hi为第i分层的厚度，m。
优选的，所述分层贡献率的计算方法包括如下步骤：
分层贡献率的计算：
A工况的分层贡献率λai采用下式计算：
B工况的分层贡献率λbi采用下式计算：
V工况的分层贡献率λvi采用下式计算：
式中：s′af、s′bf、s′vf分别为A、B、V工况的累计地基变形量；s′ai、s′bi、s′vi分别为A、B、V工况第i层地基的变形量；ψv为真空预压法的沉降计算经验系数；saif、sbif、svif分别为A、B、V工况第i分层的最终沉降值，单位cm；saf、sbf、svf分别为A、B、V工况整层最终沉降值，单位cm。
根据弹性体变形的叠加原理，成层地基在A工况和B工况沉降值之和即为V工况的沉降值，
svit＝sait+sbit
svt＝sat+sbt
svif＝saif+sbif
svf＝saf+sbf
式中：svit、sait、sbit分别为第i分层在t时刻的V工况的沉降值、A工况的沉降值和B工况的沉降值，cm；svt、sat、sbt分别为整层在t时刻V工况的沉降值、A工况的沉降值和B工况的沉降值，cm；svif、saif、sbif分别为第i分层的V工况的最终沉降值、A工况的最终沉降值和B工况的最终沉降值，cm；svf、saf、sbf分别为地基整层的V工况的最终沉降值、A工况的最终沉降值和B工况的最终沉降值，cm。
优选的，所述A工况和B工况的分层平均固结度计算方法包括如下步骤：
将A、B工况的分层固结度初值分别与自身相应A、B工况的分层应力折减系数相乘后得到A、B工况的分层平均固结度。
优选的，所述A、B工况的分层固结度贡献值的计算方法包括如下步骤：
将A、B工况的分层平均固结度与相应的A、B工况分层贡献率相乘后得到A、B工况的分层固结度贡献值。
优选的，所述A、B工况的整层总平均固结度的计算方法包括如下步骤：
将A、B工况各自的分层固结度贡献值总和之即能得到A、B工况的整层总平均固结度。
优选的，所述V工况的整层总平均固结度的计算方法包括如下步骤：
将A、B工况的整层总平均固结度乘上相应的整层权重后相加，即得V工况的整层总平均固结度。
优选的，所述另一个途径计算V工况的分层平均固结度的计算方法包括如下步骤：
将A、B工况的分层平均固结度与相应的A、B工况的分层权重相乘后得到V工况的分层平均固结度。
优选的，所述另一个途径计算V工况的分层固结度贡献值的计算方法包括如下步骤：
将V工况的分层平均固结度乘上V工况的分层贡献率得到V工况的分层固结度贡献值。
优选的，所述另一个途径计算V工况的整层总平均固结度的计算方法包括如下步骤：
将V工况的分层固结度贡献值总和之即能得到V工况的整层总平均固结度。
本发明的优点在于：该种成层地基真空预压固结度的计算方法填补了现行规范尚无计算真空预压加固成层地基固结度的内容。
(1)本法清晰明了，方法简易，不需要另行建立偏微分方程，避免采用高深复杂的数学理论求解。运用现成的理论与公式，利用Excel电子表格，只用指数函数和四则运算就能得到具有足够精度的解答，大大地简化了计算过程。
(2)本法不仅可计算整层的总平均固结度，还可计算各分层的固结度，又可计算任意地层或合层的平均固结度，例如竖井层或井下层等。
(3)本发明揭示了真空预压法加固成层地基时存在两种不同性质的作用(荷载)，它们不仅具有不同的应力分布模式，而且两种作用(荷载)施加方式也是完全不相同的。因此在进行固结度计算时必须分开计算，然后合成。为便于叙述，提出了A、B、V三种工况，分别是真空负压作用、水位下降作用和两者共同作用时的工况。
(4)本发明提出了A工况、B工况时计算最终沉降的分层总和法公式和V工况时计算最终沉降的方法，为合理计算分层固结度、合层平均固结度、地层平均固结度及整层总平均固结度，也为计算分层贡献率奠定了可靠的基础。
(5)本发明摒弃单一真空度衰减值的计算方法，根据不同渗透性能采用不同的真空度衰减值，并给出了符合工程界所报道的真空度传递下限的参考值。其结果既简化了计算，又消除了误差，保证了精度。
(6)本发明依托工程实例提出了真空预压时地下水位下降幅度的参考值。
附图说明
图1为本发明成层地基真空预压法固结度计算的流程图；
图2为真空预压时地下水位下降产生的压力图形；
图3为本发明水位下降压力施加方式示意图；
图4为本发明案例中真空预压加固范围图；
图5为本发明案例中单井固结模型竖向剖面图；
图6为本发明案例衰减后的真空压力曲线图；
图7为本发明案例地下水位下降产生的水位下降压力曲线示意图；
图8为本发明案例计算值与实测值的地层平均固结度曲线对比图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图8所示，一种成层地基真空预压固结度的计算方法，包括以下内容与步骤：
(1)按附加应力小于等于0.1倍自重应力之条件，确定整个压缩层的厚度。以竖井底为界将压缩层分为两大层，上为竖井层，下为井下层。按照自然层位再将竖井层和井下层划分为若干个分层，并计算各分层的排水距和全路径竖向固结系数；
(2)真空预压过程中会发生真空负压作用在成层地基中，同时也会发生地下水位下降，引起浮力消退的土层增加自重。此重力作用在成层地基上使压缩变形增大。真空负压和土层水位下降两种作用是共生的。这两种作用的应力分布模式不同，真空负压是衰减型的，作用的深度有限，达不到压缩层的全部，水位下降是稳定型的，地下水位下降后，水位以下的压力是不变量(见图2)。两种作用施加的方式也不同，真空负压是瞬间施加，水位下降是线性均匀施加的。根据这些特点决定了此两种工况是不能合起来计算，必须分别计算后再合成。故真空预压加固成层地基的计算分为真空负压(A工况)和水位下降(B工况)两种。加上合成后的V工况，总计为3种工况。
真空度往下传递有一定的衰减，它在地基中的应力分布模式是衰减型的。由于地基中各分层之渗透性能各异，各层的衰减值不尽相同，衰减后的真空压力曲线为分段线性变化的折线，为方便计算起见，各层均取层中点的值，即层的平均值，如图4所示。衰减后第i层中点的真空压力计算值为pi，它与地面真空压力p0的比值为A工况的应力折减系数ωai，按下式计算：
式中：ωai为A工况的应力折减系数，pi-1为第i-1分层中点处衰减后的真空压力，单位kPa；hi-1、hi分别为第i-1、i分层的层厚，单位m；δi-1、δi分别为第i-1、i分层的真空压力衰减值，单位kPa/m，p0为膜下真空度对应的真空压力，kPa。
根据预估地下水位下降的幅度，算出水位下降作用在各分层中产生的压力大小。并用以下公式进行计算：
ωbi＝Ai/γwhbhi (2)
式中：ωbi为水位下降作用的应力折减系数，Ai为第i分层水位下降压力图形的面积，kPa；γw为水的重度，kN/m3；hb为地下水下降的幅度，m(见图3)；hi为第i分层的厚度，m。
(3)提出真空度传递的深度下限：
根据诸多报道，真空度传递的深度大约为20余m，绝不会超过30m。所以建议设定上部20m范围内，各分层真空度的衰减约为(3～4)kPa/m，深度达20m时仍有少许真空度存在，但传递深度不会超过30m。
(4)最终沉降值的计算：
真空预压时压缩层的最终沉降值，需分别按A工况和B工况采用如下的真空预压专用的分层总和法公式：
A工况：
真空负压作用时压缩层的整层最终沉降值，按本发明提出的真空预压法的专用公式计算：
式中：saf为A工况的最终沉降值，mm；sa’为真空负压A工况的压缩层变形量，mm；p0为膜下真空度产生的负压，kPa；ψv为沉降经验系数，无因次，按地区经验取值；ωai为第i分层的应力折减系数，无因次；hi为第i分层的层厚，m；Esi为第i分层土的压缩模量，MPa，应取土的自重压力至自重压力与附加压力之和的压力段计算。
B工况：
水位下降作用时压缩层的整层最终沉降值，按本发明提出的的专用公式计算：
式中：sbf为水位下降作用的最终沉降值，mm；s′b为浮消增
重作用时压缩层的变形量，mm；ψv为沉降经验系数，无因次，取与A工况相同的值；ωbi为第i分层的应力折减系数，无因次；hi为第i分层的层厚，m；γw为水的重度，kN/m3；hb为地下水下降的幅度，m；Esi为第i层土的压缩模量，MPa，应取土的自重压力至自重压力与附加压力之和的压力段计算。
V工况：
svf＝saf+sbf (5)
(5)分别计算A、B、V工况各分层的分层贡献率
A工况的分层贡献率λai采用下式计算：
B工况的分层贡献率λbi用下式计算：
V工况的分层贡献率λvi用下式计算：
(6)分别计算A、B工况各分层的分层权重和整层权重
A工况的分层权重用下式计算：
B工况的分层权重用下式计算：
A工况的整层权重用下式计算：
B工况的整层权重用下式计算：
(7)分别计算分层固结度初值：
A工况——真空负压：
竖井层和井下层中的各分层均采用普遍表达式计算分层固结度初值：
式中：
B工况——水位下降：
竖井层和井下层中的各分层均采用普遍表达式计算分层固结度初值：
式中：
(8)所述系数βi的计算方法为：
当分层位于竖井层中时：
当分层位于井下层中时：
式中：chi为土的径向固结系数，cm2/s；
当为理想井地基：
Fi＝Fn (17)
当为非理想井地基：
Fi＝Fn+Fsi+Fri (18)
式中：Fn为井径比因子，竖井层中各分层均相同，按下式计算：
当井径比nw≥15时，Fn可简化为：
Fn＝ln(nw)-0.75 (20)
Fsi反映第i分层涂抹扰动影响，按下式计算：
Si＝dsi/dw (22)
式中：khi、ksi分别为第i分层原状土和涂抹区土的渗透系数，cm/s；dw为竖井直径，cm；ds为涂抹区直径，cm；Si为第i分层的涂抹区直径dsi与竖井直径dw的比值，可取S＝2～3。对中等灵敏黏性土取低值，对高灵敏黏性土取高值；
Fr反映井阻影响，按下式计算：
式中：Hi为第i分层中的排水井底至受压土层顶之排水距离，cm；kw为竖井渗透系数，cm/s；qw为竖井通水量，cm3/s；rw为竖井横截面的半径，cm。
(8)A、B工况的分层固结度初值
A工况——真空负压：
B工况——水位下降：
式中：Uai、Ubi分别为A、B工况第i分层的分层平均固结度，无量纲；ωai、ωbi分别为A、B工况第i分层的应力折减系数，无因次。
(9)A、B工况分层平均固结度Ui乘上A、B工况各自对应的分层贡献率λi得A、B工况分层固结度贡献值λiUi；
(10)A、B工况整层的总平均固结度
A工况——真空负压：
B工况——水位下降：
式中：
(11)V工况的整层总平均固结度用下式计算：
在本实施例中，所述真空预压，当真空压力衰减时，包括以下内容与步骤：
①真空度往下传递有一定的衰减，由于地基中各分层之渗透性能不尽相同，各层的衰减值不尽相同，根据土层渗透特性的差别，选用不同的真空度衰减值，使之更符合实际情况。设定上部20m范围内，各分层真空度的衰减约为(3～4)kPa/m，深度达20m时仍有少许真空度存在，但真空度传递的深度不会超过30m。
②衰减后的真空压力曲线为分段线性变化的折线，为方便计算起见，各层均取层中点的值，即层的平均值；
③衰减后第i层的真空压力计算值为pi，它与地面真空压力p0的比值为真空压力的应力折减系数ωi，按式(1)计算；
④真空预压时，压缩层的最终沉降值采用A、B工况分别按新创的分层总和法公式(3)、(4)计算，然后采用式(5)合成为V工况的；
⑤真空预压时A、B工况的各分层的分层固结度初值
⑥真空预压时A、B工况的各分层固结度之贡献值为各分层平均固结度乘上各分层的贡献率λiUi；
⑦真空预压时，A、B工况的整层的总平均固结度
⑧V工况的的总平均固结度按式(27)计算。
亦可采用另一途径计算：当实施⑤算得A、B工况的各分层平均固结度。以下为：
⑥计算V工况的分层平均固结度
Uvi＝Uaiqai+Ubiqbi (30)
⑦用V工况的分层贡献率乘上式(30)算得的V工况的分层平均固结度得到V工况的分层固结度贡献值。
⑧V工况的的总平均固结度按下式计算：
基于上述，本发明采取以下案例进行试验分析：
案例一：连云港南区220kV变电站真空预压加固工程
变电站总平面呈刀把形，预压平面尺寸如图4所示，面积为20160m2。
加固场地的地层各土层主要物理力学参数见表1。
竖向排水井为塑料排水板，按正方形布置，间距0.8m，深度20m。竖井未打穿，属非完整井地基。开机抽真空的当天，真空压力就达到80kPa以上，并一直维持到第129d停止抽真空为止。
图5示出了本例单井固结模型竖向剖面图。本发明提出的成层地基真空预压法固结度的计算将包括以下步骤：
步骤(1)：根据真空预压方案设计及岩土工程资料计算所需的各项参数。具体包括以下子步骤：
表1土层主要物理力学性质指标
(1.1)计算竖井参数：根据塑料排水板的尺寸和平面布置的间距和形状计算所得以下参数：
排水板宽度b＝10cm
排水板厚度δ＝0.4cm
当量换算直径dw＝6.62cm
竖井等效圆直径de＝0.904m
竖井深度hw＝20m
竖井与等效圆的面积比μ＝0.624×10-3
(1.2)计算竖井层中各分层的复合固结系数，计算压缩层各分层的排水距和固结系数等。
竖井的渗透系数kw＝5×10-4cm/s＝0.43m/d
折算的竖井压缩模量Es＝36.0MPa
竖井的竖向固结系数cw＝0.43×36.0×1000/9.8＝1587m2/d
固结比v1＝cw/cv1＝1587/0.136＝116354
v2＝cw/cv2＝1587/0.175＝90720
v3＝cw/cv3＝1587/2.378＝667
复合竖向固结系数cws1＝1.003m2/d
cws2＝1.007m2/d
cws3＝3.366m2/d
(1.3)计算压缩层各分层的排水距。
根据各层土的层厚算得的各分层的排水距列于表2中。
表2各分层的排水距表
(1.3)考虑井阻、涂抹作用影响的系数
井径比n＝de/dw＝13.65
井径比因子Fn＝1.88
S1＝S2＝ds/dw＝3.0
S3＝S4＝ds/dw＝2.5
设Kh/Ks＝3
Fs1＝Fs2＝(Kh/Ks－1)ln(S)＝2.197
Fs3＝(Kh/Ks－1)ln(S)＝1.833
Fr3＝(3.142×202/4)×(107.1×10-4/2.16)＝4.89
表3竖井中各层系数一览表
步骤(2)：本例为非完整井地基。按自然层位分层。包括以下子步骤：
(2.1)按附加应力小于等于自重应力的0.1倍的条件，确定压缩层的深度为42.1m。以排水井底为界将压缩层划分为两个合层，竖井层和井下层。
(2.2)对竖井层和井下层均按自然层位划分，竖井层中含3个分层，井下层中含6个分层。自上而下连续编号，共计9个分层，本例单井固结模型竖向剖面图见图5。
步骤(3)：确定真空压力的变化
根据各分层的渗透性能，确定其真空压力的衰减值δi，计算各分层的应力折减系数ωai，绘制真空压力变化曲线和各分层中点平均压力曲线见图6。计算结果见表4。
表4真空度衰减值δi、折减系数ωai值一览表
步骤(4)：确定地下水位下降幅度为3.6m，绘制水位下降压力随深度的变化曲线和分层平均压力曲线见图7，计算各分层水位下降的平均压力值和水位下降作用时各分层的应力折减系数ωbi。计算结果见表5。
表5水位下降层平均压力pbi、折减系数ωbi一览表
步骤(5)：采用真空预压法专用的沉降计算公式(3)、(4)计算A、B工况的各分层和整层的最终沉降值，与此同时可算得A、B工况的分层贡献率和分层应力折减系数。具体包括以下子步骤：
(5.1)计算A、B和V工况的各分层最终沉降值si’和累计沉降Σsi’,同时算出A、B和V工况的分层贡献率。
计算成果列于表6、7、8中，其值均未乘沉降经验系数。
表6 A工况的分层沉降sai’、累计沉降Σsai’、分层贡献率λai一览表
表7 B工况的分层沉降sbi’、累计沉降Σsbi’、分层贡献率λbi一览表
(5.2)计算V工况的整层的最终沉降值
saf＝1.00×85.0＝85.0cm。
sbf＝1.00×62.2＝62.2cm。
svf＝85.0+62.2＝147.2cm。
其中沉降经验系数为地方经验提供，ψv＝1.00。
表8 V工况的分层沉降svi’、累计沉降Σsvi’、分层贡献率λvi一览表
(6)计算分层固结度初值、分层平均固结度、分层固结度贡献值和整层总平均固结度。包括以下子步骤：
(6.1)计算竖井层中各分层的复合竖向固结系数、全路径竖向固结系数及系数α、βi，计算结果列于表9中。
表9系数α、βi值一览表
(6.2)计算各分层的分层固结度初值
表10A工况分层固结度初值
表11 B工况分层固结度初值
(6.3)计算V工况的整层在平均固结度
(6.4)计算V工况各分层的分层平均固结度Uvi和分层固结度贡献值λviUvi，计算结果列于表12中。
表12 V工况分层平均固结度Uvi和分层固结度贡献值λviUvi一览表
(6.5)计算整层总平均固结度
将表12中的分层固结度贡献值总和之就得到V工况的整层总平均固结度
(6.6)计算竖井层平均固结度
将表12中分层固结度贡献值λviUvi栏中上面3项相加就是竖井层(地层)对于整层总平均固结度的贡献值0.731；竖井层的合计沉降量＝0.731×147.2＝107.6cm。
将表12中分层固结度贡献值λviUvi栏中下面6项相加就是井下层(合层)对于整层总平均固结度的贡献值0.0599；井下层的合计沉降量＝0.0599×147.2＝8.8cm；将实测值计算的竖井层与井下层之平均固结度列于表13。
表13分层法与实测值计算的地合层平均固结度比较表
案例二：计算连云港南区220kV变电站工程竖井层中各地层平均固结度
真空预压期间在竖井层内7处埋设了分层沉降仪，埋设的深度为1.8、4.2、7.2、10.2、13.2、16.2和19.6m。自上而下标为7个地层，用罗马数字标记。第I地层仅包含1个分层，第Ⅱ～Ⅵ地层包含2个分层，第Ⅶ地层包含3个分层。
各地层分别按A、B工况计算固结度后再合成V工况的固结度。
地层Ⅰ(单层完整井地基)：按下列步骤计算。
(Ⅰ—1)计算井阻、涂抹作用影响的系数，其结果列于表(Ⅰ—1)。
表Ⅰ—1竖井中各层系数一览表
(Ⅰ—2)全路径竖向固结系数
(Ⅰ—3)径向固结系数ch＝0.03m2/d
(Ⅰ—4)计算地层Ⅰ的系数β值。
(Ⅰ—5)计算A、B工况的沉降值、分层贡献率和整层权重，其结果列于表Ⅰ—2、3中
表Ⅰ—2地层ⅠA工况的沉降计算表
表Ⅰ—3地层ⅠB工况的沉降计算表
(Ⅰ—6)计算A、B工况的固结度其结果列于表Ⅰ—4中
表Ⅰ—4地层ⅠA、B工况固结度计算表
(Ⅰ—7)V工况的整层总平均固结度
地层Ⅱ(双层完整井地基)：按下列步骤计算。
(Ⅱ—1)计算井阻、涂抹作用影响的系数，其结果列于表Ⅱ—1中。
表Ⅱ—1竖井中各层系数一览表
(Ⅱ—2)全路径竖向固结系数
分层1:
分层2：
(Ⅱ—3)径向固结系数
分层1：ch1＝0.03m2/d
分层2：ch2＝0.03m2/d
(Ⅱ—4)计算各分层的系数βi
(Ⅱ—5)计算A、B工况的沉降值、分层贡献率和整层权重，其结果列于表Ⅱ—2、3中。
表Ⅱ—2地层ⅡA工况的沉降计算表
表Ⅱ—3地层ⅡB工况的沉降计算表
(Ⅱ—6)计算A、B工况的固结度其结果列于表Ⅱ—4中
表Ⅱ—4地层ⅡA、B工况固结度计算表
(Ⅱ—7)V工况的整层总平均固结度
地层Ⅲ(双层完整井地基)：按下列步骤计算。
(Ⅲ—1)计算井阻、涂抹作用影响的系数，其结果列于表Ⅲ—1中。
表Ⅲ—1竖井中各层系数一览表
(Ⅲ—2)全路径竖向固结系数
分层1:
分层2：
(Ⅲ—3)径向固结系数
分层1：ch1＝0.03m2/d
分层2：ch2＝0.03m2/d
(Ⅲ—4)计算各分层的系数βi
(Ⅲ—5)计算A、B工况的沉降值、分层贡献率和整层权重，其结果列于表Ⅲ—2、3中。
表Ⅲ—2地层ⅢA工况的沉降计算表
表Ⅲ—3地层ⅢB工况的沉降计算表
(Ⅲ—6)计算A、B工况的固结度其结果列于表Ⅲ—4中
表Ⅲ—4地层ⅢA、B工况固结度计算表
(Ⅲ—7)V工况的整层总平均固结度
地层Ⅳ(双层完整井地基)：
(Ⅳ—1)计算计算井阻、涂抹作用影响的系数，其结果列于表Ⅳ—1中。
表Ⅳ—1竖井中各层系数一览表
(Ⅳ—2)全路径竖向固结系数
分层1:
分层2：
(Ⅳ—3)径向固结系数
分层1：ch1＝0.03m2/d
分层2：ch2＝0.03m2/d
(Ⅳ—4)计算各分层的系数βi
(Ⅳ—5)计算A、B工况的沉降值、分层贡献率和整层权重，其结果列于表Ⅳ—2、3中。
表Ⅳ—2地层ⅣA工况的沉降计算表
表Ⅳ—3地层ⅣB工况的沉降计算表
(Ⅳ—6)计算A、B工况的固结度其结果列于表Ⅳ—4中
表Ⅳ—4地层ⅣA、B工况的计算表
(Ⅳ—7)V工况的整层总平均固结度
地层Ⅴ(双层完整井地基)：
(Ⅴ—1)计算计算井阻、涂抹作用影响的系数，其结果列于表Ⅴ—1中。
表(Ⅴ—1)竖井中各层系数一览表
(Ⅴ—2)全路径竖向固结系数
分层1:
分层2：
(Ⅴ—3)径向固结系数
分层1：ch1＝0.03m2/d
分层2：ch2＝0.03m2/d
(Ⅴ—4)计算各分层的系数βi
(Ⅴ—5)计算A、B工况的沉降值、分层贡献率和整层权重，其结果列于表Ⅴ—2、3中。
表Ⅴ—2地层ⅤA工况的沉降计算表
表Ⅴ—3地层ⅤB工况的沉降计算表
(Ⅴ—6)计算A、B工况的固结度其结果列于表Ⅴ—4中
表Ⅴ—4地层ⅤA、B工况固结度计算表
(Ⅴ—7)V工况的整层总平均固结度
地层Ⅵ(双层完整井地基)：
(Ⅵ—1)计算计算井阻、涂抹作用影响的系数，其结果列于表Ⅵ—1中。
表Ⅵ—1竖井中各层系数一览表
(Ⅵ—2)全路径竖向固结系数
分层1:
分层2：
(Ⅵ—3)径向固结系数
分层1：ch1＝0.03m2/d
分层2：ch2＝0.03m2/d
(Ⅵ—4)系数βi
(Ⅵ—5)计算A、B工况的沉降值、分层贡献率和整层权重，其结果列于表Ⅵ—2、3中。
表Ⅵ—2地层ⅥA工况的沉降计算表
表Ⅵ—3地层ⅥB工况的沉降计算表
(Ⅵ—6)计算A、B工况的固结度其结果列于表Ⅵ—4中
表Ⅵ—4地层ⅥA、B工况的计算表
(Ⅵ—7)V工况的整层总平均固结度
地层Ⅶ(三层完整井地基)：
(Ⅶ—1)计算计算井阻、涂抹作用影响的系数，其结果列于表Ⅶ—1中。
表Ⅶ—1竖井中各层系数一览表
(Ⅶ—2)全路径竖向固结系数
分层1:
分层2：
分层3：
(Ⅶ—3)径向固结系数
分层1：ch1＝0.03m2/d
分层2：ch2＝0.03m2/d
分层3：ch3＝6.67m2/d
(Ⅶ—4)计算各分层的系数βi
(Ⅶ—5)计算A、B工况的沉降值、分层贡献率和整层权重，其结果列于表Ⅶ—2、3中。
表Ⅶ—2地层ⅦA工况的沉降计算表
表Ⅶ—3地层ⅦB工况的沉降计算表
(Ⅶ—6)计算A、B工况的固结度其结果列于表Ⅶ—4中
表Ⅶ—4地层ⅦA、B工况的计算表
(Ⅶ—7)V工况的整层总平均固结度
用分层法计算竖井层中各地层平均固结度列于表20。用分层沉降仪测定的沉降数据计算的各地层平均固结度也列于表20。绘制的地层平均固结度曲线示于图8中。两相比较的结果显示其误差不大于±3％。
表20竖井层中各地层平均固结度一览表
技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
