[发明专利]用于土壤沉积物中的各种土层和中间岩土材料层的土壤改良的快速固结压实法

说明书

快速固结压实法包括：(i)先打入空心管，(ii)在具有可拆卸端板的管中装填并压实砂质材料之后，将该管穿过空心管打入至所需的深度，在粘质土中产生50至300KPa的高超孔隙水压力，(iv)将管段拔出留下可拆卸端板，由此安装多孔排土桩，其允许超孔隙水压力水平地消散至多孔排土桩，过量水从多孔排土桩竖直地流出至地面，以及(v)排水路径长度减少至邻接的多孔排土桩之间的间距的一半，允许快速固结从而增加密度。在松散至中等密实砂土层中安装多孔排土桩导致其密度的瞬时增加。

技术领域

本申请申请包括土木工程和岩土工程的技术领域中的用于使土壤沉积物中的土层和中间岩土材料层的土壤密实化的发明专利。本说明书/描述本身是完整的。本发明未受联邦资助研究或开发或者由任何其他组织的赞助或支持。本发明由SAR6公司的总裁和独资经营者，发明人Dr.Ramesh Chandra Gupta,Ph.D.,P.E独立构思、开发和完成。发明人Dr.Ramesh Chandra Gupta是美国公民。

背景技术

加固软弱土的砂井技术(Kennedy and Woods,1954)长期以来一直被广泛使用。Bowles,1988总结了加固和固结无法承受路堤或基础建筑的载荷的粘质土层的砂井法。将圆形套管或心轴垂直打入软粘土层中至所需的深度。去除套管或心轴中的土，并用净砂在重力下回填孔，以在软弱粘质土周围形成松散的砂柱层。然后通过将心轴或套管从地下拔出而将其去除。然后在地面顶部分阶段建造路堤，直到全高度。如果路堤的全高度为5米，将产生49kPa(7.1psi)的超孔隙压力。在允许足够的时间进行固结之后，为了消散通常高达90％固结所产生的超孔隙压力，无论是公路保留在原处的路堤或其他情况，都要挖掘路堤，并在原地面或在原地面下方某一深度处建造所需的建筑，例如房屋或机场、储油罐等。根据砂井的水平间距和原地粘土的固结系数，固结时间可能从6个月至1年或更长的时间不等。最近，PVC排水管或排水板(wick drain)通常已取代了砂井。

Mars(1978)介绍了另一种方法，其中在其端部具有两个半锥体形式的可部分开启的阀的探测管由振动探头驱动，该振动探头在液体喷射的辅助下侵蚀探头周围和下方的原位土壤以便于其贯入至设计深度。振动探头重量非常轻，具有极低的离心力，因此，需要预先钻孔或液体喷射来侵蚀土壤。液体喷射管是探测管的组成部分，其在探测管端部穿入原位土壤中。探头具有在探头周围以一定间距垂直的条带。当将探测管贯入地下时，端阀保持在关闭位置，并且卵石、石头等在重力作用下通过斜道填充在探测管中，达到非常疏松的密度。当将探测管从地下拔出时，可部分开启的阀打开并允许砾石、石头或砂通过其狭窄开口落入，该开口的横截面积似乎小于探测管内部面积的25％，从而形成砾石、石头等的柱，该柱的横截面面积小于探测管内部面积的25％，因为在额外的砾石等落入之前，在探测管和条带剩余的外部区域，由粘土或砂土构成的原位土壤会快速落下并塌方。因此，在重力作用下落入的砾石等只能以极疏松的状态形成柱，该柱的横截面积明显小于探测管的内部面积或外部面积。在该方法中没有描述在该区域加载路堤以将其压实(Mars,1978)。Mars(1978)方法发展为压实初始承载强度低的土壤区域，例如冲积或沙地区域或水力充填区域。许多组织机构不允许振动探头在粘质土中打入管道。在砂井技术中，将路堤设置在工地区域以加固和密实该区域，这也导致由疏松地填充的砂构成的砂井的密实，但是Mars(1978)法没有使用需要在已经在竖直孔洞中填充了松装砾石等的区域上方建造的路堤。因此，Mars法会使该区域松散而不是密实。