不同排水板真空预压软土加固对比试验研究

针对目前排水板真空预压加固过程中出现的加固效果不良的问题,现有研究大多针对真空预压加载方式,而对于新出现的不同结构类型的排水板缺乏理论及试验研究。采用3种不同排水板进行真空预压模型试验,对比了不同排水板在真空预压过程中的加固规律及效果。试验结果显示,双面连通排水板和秸秆排水板加固后的土体含水率相较于普通排水板分别降低了9%和5%,且十字板剪切强度平均提高了1.7 kPa 和1 kPa。说明双面连通排水板具有更好的防淤堵特性,且新型秸秆排水板在具有环保特点的同时,能够比普通塑料排水板取得更好的加固效果,为解决真空预压加固效果欠佳的问题提供了新的解决思路。     

吹填软土低位真空预压室内试验及其数值模拟

以天津滨海新区临港工业区吹填软土为试验材料,以普通型竖向排水板、改进型竖向排水板及改进型横向排水板进行室内低位真空预压试验。结果表明,利用普通型竖向排水板进行低位真空预压试验,在真空-堆载联合作用下,28 d表层土体强度达到10 kPa,但中间土体强度偏低,整体呈两边硬中间软的夹心层;以改进型竖向排水板进行低位真空预压试验,前10 d土体强度增长与普通型竖向排水板试验接近,后期土体强度增长明显比前者快,28 d表层土体强度达到12 kPa,中间土体强度略有提高,但整体均匀性仍较差;以改进型横向排水板进行低位真空预压试验,28 d表层土体强度达到11 kPa,强度增长比改进型竖向排水板试验慢,但中部土体强度和整体均匀性均优于改进型竖向排水板试验。基于上述试验成果,运用有限元模拟低位真空预压试验过程,计算沉降量和孔隙水压力并与实测数据对比,发现两种竖向排水板试验计算结果与实测数据吻合较好,改进型横向排水板试验稍差,但基本上都能反映低位真空预压过程中土体沉降量和孔隙水压力变化趋势。     

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。     

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。     

真空预压联合堆载预压加固软土地基现场试验研究

真空预压联合堆载预压是加固深厚软黏土地基的有效方法。本文开展了真空预压联合堆载预压的现场试验研究。在试验过程中监测了加固区域膜下真空度、地表沉降和孔隙水压力的时空变化规律。通过对试验数据的分析, 推算了真空预压联合堆载预压作用下地基的最终沉降量。依据平均固结度理论, 分别计算了基于应力形式和应变形式定义的地基平均固结度。结果表明, 不均匀沉降主要发生在堆载阶段。真空度随排水板深度的增加而衰减。基于应力和应变两种形式计算的地基平均固结度分别为90.2%和91.8%, 表明地基土在预压期间已完成了大部分沉降, 取得了理想的加固效果。     

絮凝-水平真空两段式脱水法处理高含水率疏浚淤泥模型试验研究

针对目前预制竖向排水板(PVD)真空预压法处理疏浚淤泥(软土)时存在的板材弯折和淤堵严重的问题,提出了一种絮凝沉积-水平真空两段式脱水法处理高含水率疏浚淤泥。首先,开展PVD和水平排水板(PHD)对比模型试验,表明PHD相对于PVD具有板材变形小、脱水速率均匀、长期脱水效果好等优点。就研究案例而言,PVD的最终排水量仅为PHD的77.4%。然后,研究了絮凝剂(阴离子型聚丙烯酰胺即APAM)对絮凝沉积-水平真空两段式脱水法排水性能的影响,研究显示絮凝剂的添加可以大幅提高疏浚淤泥的脱水效率。絮凝剂主要通过沉积脱水降低含水率以及絮凝簇团作用改善土体的不均匀固结问题两个方面来整体提高脱水效率;相较于没有添加絮凝剂的试验组,适量添加絮凝剂(0.45%干土质量)可缩短35%的脱水时间。最后,分析了静置沉积时长(即真空介入时间点)对脱水速率的影响。结果表明真空介入过早不利于絮凝剂发挥最大脱水效果且易带来明显的不均匀固结问题,最佳介入时间为静置沉积24 h后。     

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。     

增压式真空预压加固吹填超软土微观结构特征分析

先进行常规真空预压法（CVP）和增压式真空预压法（AVP）两组模型试验,分别对吹填超软土进行加固处理,对比分析其加固效果。再利用电镜扫描试验（SEM）和压汞试验（MIP）分别对两种方式加固后的吹填超软土进行微观结构测试,分析在两种加固方式下吹填超软土微观结构特征的变化,并通过Image-Pro Plus图像处理技术进行定量分析,模型试验结果分析表明增压式真空预压的加固效果优于常规真空预压,从土体骨架颗粒形态、骨架颗粒接触形式和骨架颗粒间孔隙3个角度说明了增压式与常规真空预压加固后土体的微观结构特征变化,微观结构定量分析表明,与常规真空预压相比,增压式真空预压加固后土体的孔隙数量、扁平度K、形状系数ff更大;土体的孔隙率、分形维数D更小;定向概率熵Hm没有明显的变化规律;孔径分布增量的峰值位置在左侧,说明增压式真空预压加固后土体的小孔隙数量更多。从微观角度证明了增压式真空预压法的加固效果优于常规真空预压法。     

真空预压作用下软土地基固结的分形研究

随着真空预压法在软土地基处理中的逐步应用，其软土固结的机理一直是探讨的课题，分形理论的产生为软土这一非线性系统研究提供了新的思路。针对真空预压作用下软土地基固结中存在的问题以及土体研究中的一些分形现象，用分形理论对其研究前景等进行了探讨，从宏观和微观两方面论证了真空预压作用下软土地基固结的分形研究是可行的。     

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。     

真空加固前后软土工程地质性质研究

借助X-射线、扫描电镜及计算机图像处理等技术，对海积软土真空预压加固前后的结构特征进行定量分析，并结合室内试验，对比研究土体微观结构和工程性质的变化，探讨真空预压加固的机理。研究表明真空预压加固效果明显，软土工程性质得到改善。加固前软土的微结构以蜂窝状、团粒-絮凝状结构为主，大孔隙较多；加固后以团粒状结构为主，粒内和粒间孔隙变小；加固后结构单元体和孔隙未形成明显的定向性。这与堆载预压加固的结构变化显著不同。真空预压加固是在球应力即等向压力下固结。     

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。     

湖泊相软土真空堆载联合预压法的离心机试验研究

依托高速公路试验段真空堆载联合预压加固软土路基的现场试验,根据实际路基情况建立离心模型,对真空堆载联合预压加固湖泊相软土地基进行离心机试验,分析了在真空预压和堆载预压联合作用下软土路基的沉降规律,并将试验结果与现场监测结果进行对比,研究了两者沉降的关系。通过对比分析可知,采用真空堆载联合预压加固湖泊相软土路基,地基土在工期内的沉降占总沉降87%以上,加固效果明显;用该方法加固后软基的工后沉降发展缓慢,两年内工后沉降最多为2.5 cm,路堤断面沉降差不超过5 mm,不会影响公路正常使用;试验结果与现场实测值沉降趋势基本相同,但由于现场试验条件及离心试验误差影响,导致两者沉降值存在差异。     

真空预压土体的变形研究

对真空预压的研究现状进行了总结,分析了该法的加固机理,并指出了在实际使用过程中所遇到的问题。研究表明,真空预压的加卸载实际上是以小主应力方向加卸载为主的过程;在卸去真空的过程中,小主应力方向的卸载会削弱土体的竖向回弹,土体不会出现明显的回弹现象,甚至可能继续沉降;模拟真空预压应力路径的试验需要更加合理的设计。     

真空排水预压工程中真空度的现场测试与分析

在分析真空和负压基本物理概念的基础上,总结了真空排水预压工程中真空度现场测试技术和应用现状。通过室内试验及工程实践证明,真空排水预压情况下,地下水位以上的软粘土仍是饱和的,因此,对地下水位以上真空度测点,真空表读数实际反映的是该处的孔隙水压力;而对地下水位以下的真空度测点,真空表读数无意义。     

底部抽真空预压法砂井地基固结解析解

基于谢康和等应变条件砂井地基固结理论和Hansbo砂井固结理论,考虑底部抽真空预压法加固方法中真空作用面位于固结土层底部的实际边界条件,推导出忽略竖向渗流情况下的底部真空预压加固地基固结方程解析解答。根据超孔压固结方程形成过程以及其解析解表达式,分析其与一般负压径向固结解答的区别。通过室内模型试验实测数据与解析模型计算结果的对比表明,不同位置处孔压和固结度计算值与实测结果吻合较好,从而验证了该模型的合理性,同时运用该模型也可有效验证已有关于底部抽真空室内模拟及现场原位试验结果。底部抽真空轴对称固结解析解可为底部抽真空技术的实际工程应用提供基础性的理论支持,推动底部抽真空技术的大规模推广应用。     

真空预压法加固吹填土的模型箱试验

大连大窑湾三期工程所处理的土体为含水率＞ 120% 的超软土。为研究超软土的处理方法,采用袋装沙井、滤膜等效孔径80 ～ 100 μm 和孔径＜ 75 μm 的3 种排水体,0. 4 m 及0. 8 m 的2 种排水间距,共计6 个试验箱进行真空预压法试验研究。通过对表面沉降形态进行沉降优化计算,采用3 种模型进行沉降预测,结合监测与计算结果,认为排水体间距为0. 4 m、等效孔径≤75 μm 的国产B 型排水板效果最佳。