真空预压法在吹填土加固中的试验特性分析,该文是加固方面毕业论文模板范文与填土和真空预压法和试验特性分析类在职研究生论文范文.
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摘 要：本文针对真空预压法在吹填土加固中的变化过程开展试验研究,对真空度、排水量、孔隙水压力等随时间变化特征进行连续监测.在本次试验过程中,真空度基本保持在90以上,经过500个小时的抽真空作用,土样试品的含水率由最初的187.1%逐渐降低至47.5%左右.试验结果表明,在处理高含水率吹填土时,土中孔隙水压力发展规律呈现出三个明显的阶段特征.
关键词：吹填土 真空预压 加固 试验特性
1.引言
由于沿海区域经济的快速发展,人口数量的增长,城市陆地资源紧缺的问题越发凸显,填海造陆为解决人地矛盾的问题提供了一种方法.由于吹填土具有含水率高、透水性差、强度低等特点,因此,吹填土需经过加固后方能用于工程建设.真空预压法由于具有加载速度快、施工周期短、加固过程无失稳现象等特点,被大量应用于吹填土、软弱地基的加固工程之中.真空预压法的基本原理如图1所示,它是排水固结的一种方法,相比于堆载预压方法,真空预压法一方面无需进行堆载,采用大气进行加载；另一方面,真空预压过程中不会发生堆载预压中可能出现的地基失稳现象,因此可以被广泛的应用于初期承载力极低的淤泥质软土加固工程中.
采用该方法加固这种高粘性吹填土时,由于竖向排水体与周围土体的压差,吹填土内细颗粒沿水力梯度方向迁移至竖向排水体周边,形成渗透系数较低的致密层,导致距竖向排水体较远的土体难以排水固结,从而导致加固效果不理想.因此,为分析真空预压法加固高粘性吹填土的效果,本文开展相关试验研究.
2.试验简介
目前,真空预压法室内模拟试验主要有小型和大型模型桶试验及各种尺寸的模型箱试验.随着模型尺寸的增大,室内试验对现场工程的模拟效果也会越好.而相比于大模型桶试验及模型箱试验,采用小型模型桶进行试验具有耗泥量小、精细程度高、便于批量进行试验、检测方便、试验周期短等优点.
本文主要对真空预压法加固吹填淤泥的过程进行模拟,对试验过程中的真空度、孔隙水压力等指标进行了监测,对加固后的土体进行了含水率、强度及压缩性检测.首先对土样进行洗盐处理后以六偏磷酸钠为分散剂进行试验,根据相关公式计算处理后可以得到图2所示的试验所用吹填土的颗粒分布曲线.可以发现该吹填土样的粒径基本均小于0.075 mm,粘粒（d≤0.005 mm）含量较高,占比接近60%,其平均粒径d50等于0.0032mm,限制粒径d60等于 0.0051 mm.
分别测量3 组吹填淤泥的含水率、湿密度及比重,并结合相应的三相换算关系,可以获得如表1所示的吹填淤泥的基本物理性质指标.
试样平均含水率高达187.1%,饱和度为100%,可见该吹填淤泥属于超高含水率饱和粘土,处于液态,基本无承载能力,吹填后无法直接通过堆载进行地基处理,更适宜采用真空预压排水固结法进行地基加固.
3.试验结果分析
3.1真空度随时间变化关系
通过监测可以得知锥形瓶内、排水板上部及排水板下部真空度随时间的变化规律,如图3所示.从监测数据看来,在打开抽气泵之后,锥形瓶内真空度迅速上升至97 kPa,然而随着时间的推移,在随后的2天内真空度有所回落,之后基本稳定在90 kPa以上.
通过在排水板上布置的2个真空探头的数据可以得到膜下15 cm及30 cm处的真空度数值,对比瓶中真空度可以看出真空度在传递过程中有一定程度的削减,并且在启动真空泵初期,排水板上部及下部的真空度达到最高,随着瓶中真空度的回落,排水板上、下真空度也有一定程度的回落,并随着抽气的进行逐渐稳定在90kPa及86 kPa.从最终稳定状态下的真空度发展规律看来,从锥形瓶到排水板下部真空度约削减了6个单位.整个试验系统的真空度保持在相对较高的水平,说明真空泵工作稳定且系统密闭性良好.
3.2孔隙水压力随时间变化关系
通过固定在钢架上的孔压计探头可以观测到试样底端距排水板5 cm处的土中孔隙水压力在抽真空过程中的变化情况,如图5所示.该位置处的孔压总体上的变化趋势可以分为三个阶段：第一阶段为开泵至225 h期间,孔压值缓慢下降,在这个阶段孔压下第二阶段为225 h~400 h,相比于第一阶段,该阶段孔压下降速率明显加快,第三阶段为400 h之后,孔隙水压力产生较大幅度的波动,并在波动中缓慢下降并达到稳定状态,此时对比出水量随时间变化关系图上看,试样的出水已接近稳定.
4.结语
本文以吹填土为研究对象,进行了真空预压模拟试验.试验过程中对真空度、排水量、孔隙水压力进行连续监测,试验过程中,抽滤瓶内的真空度基本保持在90以上,经过500个小时的抽真空作用,试样的含水率由最初的187%降低至45.9%~48.6%.
真空预压室内模拟试验表明,在处理高含水率吹填土时,土中孔隙水压力发展规律呈现出3阶段特征,第一阶段为缓慢下降阶段,第二阶段为快速下降阶段,第三阶段为波动稳定阶段.在试样排水量达到稳定不再增长后,在持续抽真空作用下,土样内部孔压仍然持续波动,此时仍有部分孔隙水以水蒸气形式排出试验系统,土样固结并未完全停止,因此在进行对比试验时应注意控制抽真空时间相等.
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