真空预压条件下地下水位和出水量现场测试研究

为研究真空预压期间地下水位和出水量的变化规律,采用研发的新方法对地下水位和出水量开展了现场监测,并对测试结果进行了分析。分析结果表明,真空预压初期加固区内地下水位下降较快,之后处于相对稳定下降状态,停止抽真空后地下水位快速回升。在此期间,加固区外的地下水不断向加固区内渗流补给,形成了一个以加固区为中心一定范围的降水漏斗,直至加固区内外水位趋于动平衡为止。塑料排水板对真空预压条件下地下水位的变化影响显著。真空预压初期平均出水量较大,随后迅速减少并趋于稳定,加固区中央区域出水量要大于边缘区域出水量。     

真空预压中真空度与孔隙水压力的关系分析

真空度与孔隙水压力是两个不同的概念,在土体中某点真空表测试的真空度与测点处的孔压差并不相同,但它们有着内在的联系。根据气体状态方程和平衡方程,推导出在某点真空表反映的真空度值与孔压计反映的孔压差的理论关系式。测点在地下水位以上时,两者的测试结果是一致的;测点在地下水位以下时,真空度小于孔压差,两者可按公式进行换算。测试结果表明：现场实测结果与理论计算结果基本吻合,证实了理论推导的正确性,也说明了真空表内真空度与孔隙水压力的关系。     

真空预压软土的排水通道演变特征

真空预压加固软土时, 颗粒、孔隙及其结构的变化直接制约着软土的固结性质。本文以华南滨海海积淤泥为研究对象, 通过室内模拟实验, 扫描电镜实验从软土的排水机制出发, 通过分形的方法模拟了软土排水过程中的排水通道。真空预压初期, 排水通道发育, 水分受真空吸力牵引, 通畅流动, 排水通道视为直管, 随着排水持续进行, 排水通道收缩, 土颗粒吸附作用的影响增强, 水流携带部分细小黏粒移动, 甚至停滞, 造成结合水含量升高, 结合水的黏滞性和细颗粒的吸附性逐渐造成排水通道堵塞, 之后排水通道进一步缩小、闭合, 形成相互交错的网格状, 土体呈现明显的各向异性和非均质性。软土的排水过程也就是原排水通道被堵塞, 新排水通道形成的过程, 由此总结了软土真空预压下排水通道的演化规律。深入研究软土加固的微观结构变化对于该地区的工程建设的安全运营是非常有利的。     

真空预压中地下水位测试技术探讨与改进

阐述了地下水位的基本概念,分析了大气压状态和真空状态下地下水位的特征,认为地下水位就是重力水面,即重力水与毛细水的分界面。在大气压状态下,零压线就是地下水位;在真空状态下,零压线不是地下水位。根据受力平衡方程和气体状态方程,分析了传统测试技术存在的问题,认为传统水位测试管无法测得真实的地下水位,当水位管敞口时,所测得水位高度是零压线高度,水位变化实质上反映水位管滤管段的孔隙水压力平均消散情况;当水位管口密封时,也因无法保证水位管与加固区内膜下具有相同的真空度,导致测试结果具有较大的误差,且随着测试次数增多而增大。为此,提出了一种新的利用水位管内孔压计和真空表的读数计算得到真实地下水位变化值的测试技术,该技术能连续测试地下水位而不影响其测试结果。     

药剂真空预压排水方法处理废弃泥浆的试验研究

针对温州永嘉世界贸易中心工程钻孔桩的废弃泥浆,通过添加相同的化学药剂结合真空预压采用不同的排水方法进行了模型桶试验,从排水速率、排水总量和含水率等方面对比研究。试验发现：改进排水方法后,废弃泥浆含水率在短时间内（80 h内）从处理前的180%～190%,降低到处理后的60%～80%。研究表明,药剂真空预压改进排水方法后处理废弃泥浆的效果十分显著。     

真空预压加固软土地基作用机理分析

真空预压技术已在港口、道路工程领域得到应用,但长期以来在作用机理的认识上还存在争论或不明确。结合工程试验资料,对真空预压加固区应力场、孔隙水压力变化以及有效加固范围进行了分析,结果表明,真空预压使加固区土体与膜上及周围土体间产生一个大气压差?P,在?P作用下地基土产生正的超静孔隙水压力?u,随着?u的逐渐消散而转化为有效应力,力学关系符合有效应力原理;真空预压作用下孔隙水压力测试应考虑?P的影响;真空预压与堆载预压在应力特点、附加应力传递、有效加固深度等方面有明显区别,工程应用中应充分考虑。     

加热对软土地基真空预压排水固结的影响研究

常规真空预压法在处理超软土地基时耗时较长,且加固效果有限。真空预压联合加热技术是近年来提出的一种新型软基处理技术,但国内相关研究刚刚兴起。针对宁波典型软黏土地基,利用自制的温控模型试验装置,设计并开展了真空预压联合加热与常规真空预压处理效果的对比研究,细致分析了不同加热温度情况下(常温～80℃)软土地基的温度、孔压和沉降的发展趋势,对比了不同技术加固前后土体的物理力学特性变化情况。研究结果表明:相比于常规真空预压法,真空预压联合加热技术能加快固结速率,减小工后沉降,提高软土地基承载力;当加热温度不高时,真空预压法处理效果随温度升高而增强,但这种趋势并非线性增长;当温度达到一定值后,热法联合处置技术的加固效果会衰减,甚至起反作用;通过对固结沉降的反演分析得出,相比于常温情况,40℃、50℃和60℃处理后软土固结系数分别提高30%、35%和5%;从处置效果和经济性出发,加热到40～50℃是热法地基处理技术的较适宜温度范围。     

一种真空预压区地下水位计算方法

根据抽真空时加固区内真空渗流场的形成机制和变化特点,把真空渗流场的形成过程分为非稳定渗流和稳定渗流两个阶段。利用渗流量计算公式,计算加固区内渗流量随时间变化过程曲线。结合两个阶段加固区地下渗流场的变化特性,分别利用Theis和Dupuit计算模型计算不同时刻的地下水位,并用实测进行验证。     

真空排水预压下土体变形的应力路径分析

通过室内试验,对真空排水预压下土体变形特性进行了应力路径分析,测定软土地基在真空预压加固后应力路径的改变对沉降量的影响,论证真空排水预压加固软土地基不能消除其剪应力引起的剪切变形,结合实例,计算其后期沉降量与固结沉降量的比值,并推算软土地基在真空预压下其最终沉降量计算公式的修正系数.     

真空排水预压下土体变形的应力路径分析

通过室内试验, 对真空排水预压下土体变形特性进行了应力路径分析, 测定软土地基在真空预压加固后应力路径的改变对沉降量的影响, 论证真空排水预压加固软土地基不能消除其剪应力引起的剪切变形, 结合实例, 计算其后期沉降量与固结沉降量的比值, 并推算软土地基在真空预压下其最终沉降量计算公式的修正系数。     

真空预压法及真空-堆载联合预压法的室内试验研究

通过室内试验,研究了试样在模拟的堆载预压、真空预压、真空-堆载联合预压以及各向等压4种情况下土体的固结变形特性。结果表明,在真空预压模拟试验情况下,试样的变形、加固情况等指标与各向等压模拟试验下的情况很接近,即：试样的竖向变形小于堆载预压模拟试验情况下试样的竖向变形,土性改善程度要优于堆载预压的情况。而真空-堆载联合预压模拟情况下,试样的竖向变形大于真空预压的情况,加固效果好于堆载预压的情况,总体上具有更好的加固效果。     

真空和堆载两种预压法的室内试验研究

通过室内试验模拟真空预压法和堆载预压法加固不同深度的土体,对两种预压法下土体前后的物理力学性质指标、土体的沉降量、排水量等进行了分析,认为两种方法均能使土体的物理力学性质改善,就渗透性而言,真空预压优于堆载预压,但就压缩性而言,堆载预压优于真空预压;堆载预压下试样的轴向位移远大于真空预压下的轴向位移,且比真空预压下的沉降收敛慢;真空预压下的排水量大约是堆载预压下排水量的1.8倍;在真空预压和堆载预压下,浅层土体的排水量均大于深层土体的排水量。     

市政污泥真空预压模型试验研究

《城镇污水处理厂污泥处理处置技术规范》[1]执行前,市政污泥往往直接倾倒于填埋场形成污泥库,导致垃圾设计库容显著降低。为恢复填埋场库容,许多填埋场面临污泥库的原位加固处理。通过2组模型试验,探讨真空预压处理污泥的可行性。试验结果表明,真空预压后污泥含水率显著降低,强度提高至2~4 kPa;污泥排水固结系数随预压过程发展表现出非线性;排水板周围污泥含水率和渗透系数降低明显,阻碍离排水板较远处污泥排水固结,因此减少排水板间距可显著提高污泥处理效果;真空预压过程中污泥中孔压变化规律与常规淤泥质土有明显区别,特别是远离排水板的位置孔压消散幅度小,表明污泥中孔压消散规律不符合传统的太沙基固结理论;污泥真空预压过程中,间歇式通正气压会在处理初期阶段加快排水速率,但整体改善作用不明显;真空预压可作为污泥减量化的一种途径,如要满足后续堆载垃圾的要求,还需配合其他原位处理方法进一步提高强度。     

超软土真空预压室内模型试验研究

随着围海造陆的发展,吹填区底面标高越来越低,吹填土厚度由原来的2 m达到现在的10 m左右,使地基加固时发生很大的压缩变形。在现场真空预压检测过程中发现土体加固后形成上面一层2～3 m的硬壳层,地表以下3～4 m土层强度增长很小。通过超软土真空预压室内模型试验发现加固后由于超软土发生很大的压缩变形,使排水板发生了很大的扭曲变形,甚至发生局部折断现象,导致排水板失效或效率降低,从而使土体加固效果欠佳。在加固土体变形基本稳定后,进行了二次插板再加固的试验,结果表明,土体的沉降进一步发展,含水率进一步降低,十字板强度进一步提高,且沿深度递减幅度大为减小,证明了第一次加固过程中由于土体发生大变形使排水板效率降低,地基不能达到预期的加固效果;采用二次插板可使吹填土产生较好的加固效果。研究成果为探索更有效地加固深厚吹填土方法提供了依据。     

真空联合堆载预压法负面效应分析

虽然真空联合堆载预压法具有许多优点,但是它也有一些负面效应。首先,由于真空卸除后地基土的不排水抗剪强度降低可能导致路基失稳,这种情况尤其可能出现在填土在很多时间内快速填筑完毕且真空马上卸除的时候。其次,由于真空卸除后地基土压缩模量降低可能导致工后沉降增大,特别是当真空卸除后马上施工路面的情况下容易出现上述情况。真空联合堆载预压法的其他负面效应如周围地面沉降和开裂在其他文献中已有报道。     

真空-堆载联合预压的地基沉降简化计算方法

研究了负压作用下的地基沉降简化计算方法，负压作用下的地基沉降计算应考虑其受力特点的影响，实际工程观测表明，现有规范对真空预压地基的沉降估算修正系数过大。通过理论推导，建立了真空预压及真空-堆载联合预压作用下地基沉降修正系数公式。分析结果表明，一般真空预压工程修正系数ms取值范围可在0.55～1.20之间，真空-堆载联合预压的分层总和法计算修正系数可取0.70～1.30。