前言
国家规范中预压地基变形计算公式考虑了成层地基的特性，采用分层总和法，而固结计算恰是单一土质的计算公式。因此，预压法加固成层地基的固结度计算，一直困扰着设计人员，总是不能获得既简便又能保证答案具有足够精度的计算方法。本书提供的分层法是计算成层地基固结度的简易而实用的方法。
基于工程实践，分层法提出完整井和非完整井地基的概念，考虑成层地基的特性，对软基在预压时的固结度计算方法进行了研究。分层法不走如下常规老路：设立假定，将成层地基或等效为单一土质的均质地基，或转化为双层地基，建立偏微分方程，通过数值法或解析法解方程，获得精确解或近似解。分层法“反其道而行之”，在研究之初就刻意地避开学术界和理论界的固有思维模式，走与工程设计相结合的道路。对预压对象的地基仍保持其成层地基状态，既不建立任何偏微分方程，也不需要采用数值法或解析法来解方程。在现有的排水固结原理基础上，首先分析了预压时荷载的施加方式和地基内的应力构成及其分布模式，再从地基变形计算入手，分析压缩层中各分层地基的变形量与整个压缩层的总变形量之间的关系，研究各分层所承受的应力与地面承受的荷载的差别，定义了分层固结度初值、分层平均固结度、分层固结度贡献值等新概念。同时引入了“全路径竖向固结系数”“分层贡献率”“分层应力折减系数”和竖井层的“复合竖向固结系数”等新参数。推导出了计算成层地基固结度的实用而简易的方法。分层法采用人们已经非常熟悉的理论和公式，不论是竖井层还是井下层中的各层土，均按自然层位分层，每层土的排水距离是该层土底面至竖井层顶面的距离。采用“全路径竖向固结系数”计入土中水渗流运动需经过的所有土层的影响。用预压法的普遍表达式计算得到土层的固结度，在单一土层时就是该土层的总平均固结度。在成层地基中，某分层地基的固结度就不再是其平均固结度，而是分层固结度初值，只有乘以该分层的“应力折减系数”后才是该分层平均固结度的真实值，再乘以本层的贡献率后就是该分层对整个压缩层总平均固结度的贡献值，只有将所有分层的分层固结度贡献值求和才得到整个压缩土层的总平均固结度。分层法避免了采用高深复杂的数学方法，只需用一般的数学方法运算，利用电子表格就可完成成层地基固结度的计算。分层法不仅可计算整层的总平均固结度，还可计算各分层的平均固结度，又可计算任意合层的平均固结度，例如竖井层或井下层等。分层法的计算工作量小且精度满足设计要求。用分层法计算几个算例的结果与国内常用的解析法和某些近似法等的结果都比较接近。用分层法计算工程实例与实测值对比，吻合较好，且满足计算精度要求。
分层法研究过程中始终将工程实例作为检验研究成果的标杆，提出的上述新参数都是在不断地比对工程实例基础上陆陆续续地总结出来的，逐个充实了分层法创新的内涵。
排水距离的取值一直是工程界争议颇大的问题，将井下层的排水距离定为H′=（1-αQ） H，看似科学地计入了排水竖井对井下层渗流有限的影响，但这完全是人为的设定，有悖客观实际。井下层的渗流水运动进入竖井层后又将做何运动，其出路又是何处？分层法将排水距离一律定为分层底面至整层顶面的距离，各分层的渗流水的最后归宿都是压缩层的顶面，毫无疑问，这完全符合实际。同时提出了“全路径竖向固结系数”和竖井层的“复合竖向固结系数”新参数，与之配套，圆满地解决了排水距离的问题。
成层地基与单层地基最大区别是土层数，单层地基只要满足H/B≤0.3就可以视单一土层内的附加应力与地面荷载相等的常数，其误差不足3%。但成层地基的各分层在压缩层中的位置各不相同，靠近地面处的分层也许可以将土层内的附加应力视为与地面荷载相等的常数，其误差不会太大。其余各层就不能如此对待了，它们的附加应力与地面荷载有较大的差值，不计入此差值必将引起较大的误差，因此分层应力折减系数就应运而生。应力折减系数解决了普遍表达式只能计算单一土层固结度的问题。当此普遍表达式用到成层地基时，其计算得到的分层固结度定名为分层固结度初值，乘以应力折减系数后就是分层平均固结度。
压缩层的总沉降由各分层的固结沉降累加合成，各分层的层厚不等，压缩性能各异，在压缩层的最终沉降中的占比就不会相同，因此各分层的平均固结度对于整层的总平均固结度的贡献大小就不会相同，这就要仰仗各分层对整个压缩层总平均固结度的贡献大小。所以成层地基固结度计算时，分层贡献率是个十分重要的参数。
分层法对于逐渐加荷条件下的堆载预压加固地基固结度的计算，采用将分次线性均匀加荷的方式转变为分级瞬时加荷的方式，逐级逐层计算各分层的固结度，最后汇总为整个压缩层的总平均固结度。
实践证明，真空预压法直接引用传统堆载预压法的体积应变计算公式会导致较大误差。工程界迫切要求提供一种用于真空预压法加固成层地基的固结度计算的专用方法。分层法研究了真空预压的特点，认为真空预压时，存在真空负压和水位下降两种作用（荷载），它们在地基中的应力分布模式和施加方式并不相同，不能采用同一套公式计算它们的沉降和固结度，必须分别计算，因而提出了真空预压法加固地基固结度计算的ABV算法。真空预压的地基变形计算公式，其形式虽然也是分层总和法，但与堆载预压并不相同，是新创的计算公式。
真空堆载联合预压法加固成层地基固结度的计算，大多将堆载压力和真空压力叠加后，采用加权平均固结系数的方法，按单一土层计算。这种方法既没有区分堆载压力与真空压力在向下传递过程中的差别，也没有反映它们在联合作用中各自所发挥的作用大小。工程实例证明用此法计算的结果与实测值误差高达百分之几十。研究表明：堆载压力与真空压力是不同的作用（荷载），应该采用类似于真空预压法的ABV算法“先分后合”，真空堆载联合预压法比真空预压法多了堆载压力的环节，因此称为ABCU算法。
综上所述，计算成层地基固结度的分层法，包含了瞬时加荷的堆载预压法、逐渐加荷条件下的堆载预压法、真空预压法和真空堆载联合预压法等四个不同课题，经国家知识产权局审查批准为国家发明专利，专利号依次为：ZL 2019 1 0628356.2、ZL 2019 1 0628350.5、ZL 2019 1 0628349.2和ZL 2019 1 0628493.6。为了广大读者能尽快熟悉上述四个课题的具体计算步骤和方法，作为上述四个课题“使用说明”的本书列举了四个课题的多个算例。为了便于对比计算结果，有的算例是地基处理手册中的例题，有的算例是建筑地基处理规范中的例题，经对比，计算结果完全相同。算例中还有三个工程实例，计算结果与实测值非常接近，误差均在允许范围内，其精度比平均指标法高许多。
本书编撰过程中，参阅了一些已发表的论文、研究报告和工程文档，都已列入书末参考文献中，从中汲取了不少营养，引用了部分资料。作者在此一并向他们表示深切的谢意。
本书得到中国能建集团江苏省电力设计院有限公司和江苏科能岩土工程有限公司的大力支持，得到刘益平、朱晶晶、王志楠、周伟、陆伟岗、何小飞、卫华、陈念军的帮助，为我提供有关资料和文档；机械工业出版社建筑分社薛俊高副社长和编、排、印、订等工作人员为本书出版做了大量、细致、艰辛的工作，使本书能顺利出版，对此作者向他们表示衷心的感谢。
2021年4月于南京