考慮土性和初始含水率影響的真空預壓室內試驗

沈 杰

(東南大學交通學院，江蘇 南京 210096)

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考慮土性和初始含水率影響的真空預壓室內試驗

沈 杰

(東南大學交通學院，江蘇 南京 210096)

基于傳統的真空預壓室內模型試驗，對試驗中需加入的不同初始含水率和不同土性兩個變量進行了研究，分析了兩個試驗因素對真空預壓加固效果的影響，主要包括加固后土體徑向強度和含水率的分布規律，為同類問題的研究提供了依據。

真空預壓，淤泥土性，加固效果，物理指標

1 選題背景

1.1 工程背景

近些年來，國內的圍海造地工程發展迅猛，我國沿海地區經濟活躍，然而城市可用土地卻日益飽和，建設用地十分緊張。圍海造陸和灘涂開發用于城市建設和工業生產，為解決土地稀缺問題和利用沿海豐富的海涂資源提供了有效的途徑。沿海地區，如天津、寧波、溫州等地，都在進行大面積的圍海吹填造陸工程。由于砂料的日漸缺乏,采用海底淤泥或疏浚淤泥吹填造陸技術得到長足發展，該技術將本應成為廢棄物的疏浚淤泥作為圍墾填料，形成大量新的土地資源，可謂一舉兩得。由于吹填淤泥填海造陸技術在環境保護和經濟效益上均具有巨大的優勢，目前已被廣泛應用于沿海地區的圍海造陸工程中。

1.2 室內試驗研究現狀

真空預壓技術處理疏浚淤泥時，出現不同處理效果的工程實踐屢見不鮮，這方面的理論研究相對滯后。對于為什么會出現處理效果不同，以及在何種條件下會出現處理失敗均不明確。因此為了探索真空預壓在高含水量疏浚淤泥中的應用范圍，對真空預壓法處理高含水量疏浚淤泥的效果進行室內試驗研究是非常有意義的。

在真空預壓室內模型試驗研究方面，馮軍、劉愛民等對黃驊電廠試樁區進行了研究，經過150 d的真空預壓加固后，土體加固效果并不理想。雖然雙曲線法計算應變固結度滿足85%的設計要求，但是地基承載力卻達不到設計要求。他們認為是由于該土粘粒含量較大，透水性較差，部分水分通過真空預壓的作用無法排出造成的。通過大連地區大窯灣港區等實際工程及室內模型的研究發現：真空預壓對于不同土性的淤泥處理表現出不同的處理效果，即有的處理效果理想，而有的處理效果不理想。說明不同土性的疏浚淤泥對真空預壓處理效果是有影響的。然而這方面的理論研究相比工程實踐而言比較滯后，所以有必要進一步研究不同土性的土對真空預壓固結的影響。

2 室內真空預壓模型試驗

2.1 試驗目的

本試驗基于傳統真空預壓法進行試驗研究，考慮不同的淤泥，不同的初始含水率對真空預壓模型試驗的過程和試驗結束后土體物理性質的影響。結束抽真空后，對試驗進行徑向分組取樣，測定各測點的不排水強度和含水率，初步得出各不同試驗條件作用下的土體徑向十字板剪切強度和含水率的分布規律曲線，并將各組試驗的結果進行對比，觀察不同土性，不同含水率會對真空預壓產生怎樣的處理效果。

2.2 試驗裝置

試驗裝置如圖1所示。

整套試驗裝置主要由真空泵、飽和缸和沉降柱組成，它們之間由塑料軟管、銅質球閥和套箍連接。真空泵必須得有兩臺，為了防止真空泵長時間工作而損壞，所以平均每12 h換一次泵。同一組試驗裝置可以同時進行兩種不同含水率試驗，也可以單獨進行一種含水率的試驗，所以飽和缸和沉降柱可以連接兩套或是一套。

3 實驗結果

3.1 不同初始含水率對加固效果的影響

試驗結束后，將試樣表層密封膜拆除，徑向取樣測取含水率，測點高度位于試樣中間層。為了研究初始含水率對真空預壓處理效果的影響，將各試驗條件作用后的土體徑向含水率繪制在同一表格中，初始含水率為2.0 LL的泰州淤泥在真空預壓加固后其含水率均比初始含水率為1.4 LL的高，初始含水率為1.4 LL的白馬湖淤泥加固后含水率比初始含水率1.0 LL的高，即初始含水率越高，真空加固后土體中的含水率也越高。可以認為每一種試驗條件都對應著一種極限狀態，土中水并不是被無限抽出的，當真空度向土中的傳遞作用與被加固并吸附在排水板周圍的土對真空度的傳遞的阻礙作用，兩者達到平衡狀態后，土中孔隙水便難以隨排水板吸出，尾水無法再收集到，沉降趨于穩定。而初始含水率高的淤泥在達到極限狀態后其土中含水率比初始含水率低的試樣高。

3.2 不同土性對試驗后物理指標的影響

將泰州淤泥和白馬湖淤泥的試驗數據匯總到一起，淤泥的土性對試驗后土體含水率的影響是很顯著的，淤泥中粘粒的含量會影響到滲透系數，進而影響淤泥在真空負壓作用下的排水速率。雖然泰州淤泥和白馬湖淤泥都表現出初始含水率高的樣在抽真空后含水率大于初始含水率低的樣這種定性規律，但是這種規律是根據淤泥土性的不同而有差異的。不同的土性，即使初始含水率相同，在真空預壓穩定后，其強度是完全不一樣的。

泰州淤泥的加固后強度明顯高于白馬湖淤泥，這是因為泰州土粉粒含量多，在相同試驗條件下，泰州淤泥的排水速率比白馬湖淤泥快，所以泰州淤泥達到穩定的時間以及穩定后的土體強度明顯優于白馬湖淤泥。因此在工程中，尤其是對于用排水固結法處理軟弱地基的時候，土性是不得不考慮的重要因素，不同的土性應該有不同的最優處理方法。在工程中，類似于泰州淤泥這樣的低液限黏土用傳統真空預壓工藝可以較快地排水固結，對于類似于白馬湖淤泥這樣的高液限黏土，僅是采用大應力作用下的真空預壓技術，其處理效果可能并不是特別好，建議采用真空聯合堆載預壓的技術或是分級加真空荷載的技術來加快排水。

4 結語

1)初始含水率對真空預壓技術處理高含水率疏浚泥的影響較大，淤泥中孔隙水對真空預壓的加固效果起反作用，這也是新近吹填淤泥的真空預壓處理工程效果不及天然軟土的原因之一。

2)淤泥的土性對真空預壓技術處理高含水率疏浚泥的影響較大，高液限黏土的粘粒含量多，滲透系數小，嚴重影響排水速率，一般認為用傳統真空預壓工藝處理低液限黏土，其效果好于高液限黏土，對于高液限黏土，應該在傳統真空預壓工藝的基礎上加以改進。

3)作為排水固結法的一種，真空預壓技術有其自身的局限性，在處理像疏浚泥這種工程性質較差的軟弱地基時，有時僅用傳統真空預壓技術是達不到理想效果的，需要根據不同的處理對象而適當改變真空預壓技術的手段或是用真空預壓方法聯合其他軟基處理方法。

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[2]程萬釗，關云飛，唐彤芝.某圍海造陸地基處理技術探討.土工基礎,2010,24(5):1-3.

[3]程萬釗.吹填淤泥真空預壓快速處理技術研究.南京：南京水利科學研究院博士學位論文,2010.

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[5]馮 軍,劉愛民.土性對真空預壓加固效果影響的室內試驗研究.水運工程，2010(3)：67-68.

The vacuum preloading indoor test considering of the soil and initial moisture content influence

Shen Jie

(JiaotongInstitute,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)

Based on traditional vacuum preloading indoor model test, this paper researched adding different initial moisture content and different soil two factors in test, analyzed the effect of two test factors to vacuum preloading reinforcement effect, mainly including the distribution law of soil radial strength and moisture content after reinforcement, provided basis for the research on similar problems.

vacuum preloading, silt soil, reinforcement effect, physical index

1009-6825(2015)01-0070-02

2014-10-22

沈 杰(1989- ),男，在讀碩士

TU472.

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