考虑土性和初始含水率影响的真空预压室内试验

沈 杰

(东南大学交通学院，江苏 南京 210096)



考虑土性和初始含水率影响的真空预压室内试验

沈 杰

(东南大学交通学院，江苏 南京 210096)

基于传统的真空预压室内模型试验，对试验中需加入的不同初始含水率和不同土性两个变量进行了研究，分析了两个试验因素对真空预压加固效果的影响，主要包括加固后土体径向强度和含水率的分布规律，为同类问题的研究提供了依据。

真空预压，淤泥土性，加固效果，物理指标

1 选题背景

1.1 工程背景

近些年来，国内的围海造地工程发展迅猛，我国沿海地区经济活跃，然而城市可用土地却日益饱和，建设用地十分紧张。围海造陆和滩涂开发用于城市建设和工业生产，为解决土地稀缺问题和利用沿海丰富的海涂资源提供了有效的途径。沿海地区，如天津、宁波、温州等地，都在进行大面积的围海吹填造陆工程。由于砂料的日渐缺乏,采用海底淤泥或疏浚淤泥吹填造陆技术得到长足发展，该技术将本应成为废弃物的疏浚淤泥作为围垦填料，形成大量新的土地资源，可谓一举两得。由于吹填淤泥填海造陆技术在环境保护和经济效益上均具有巨大的优势，目前已被广泛应用于沿海地区的围海造陆工程中。

1.2 室内试验研究现状

真空预压技术处理疏浚淤泥时，出现不同处理效果的工程实践屡见不鲜，这方面的理论研究相对滞后。对于为什么会出现处理效果不同，以及在何种条件下会出现处理失败均不明确。因此为了探索真空预压在高含水量疏浚淤泥中的应用范围，对真空预压法处理高含水量疏浚淤泥的效果进行室内试验研究是非常有意义的。

在真空预压室内模型试验研究方面，冯军、刘爱民等对黄骅电厂试桩区进行了研究，经过150 d的真空预压加固后，土体加固效果并不理想。虽然双曲线法计算应变固结度满足85%的设计要求，但是地基承载力却达不到设计要求。他们认为是由于该土粘粒含量较大，透水性较差，部分水分通过真空预压的作用无法排出造成的。通过大连地区大窑湾港区等实际工程及室内模型的研究发现：真空预压对于不同土性的淤泥处理表现出不同的处理效果，即有的处理效果理想，而有的处理效果不理想。说明不同土性的疏浚淤泥对真空预压处理效果是有影响的。然而这方面的理论研究相比工程实践而言比较滞后，所以有必要进一步研究不同土性的土对真空预压固结的影响。

2 室内真空预压模型试验

2.1 试验目的

本试验基于传统真空预压法进行试验研究，考虑不同的淤泥，不同的初始含水率对真空预压模型试验的过程和试验结束后土体物理性质的影响。结束抽真空后，对试验进行径向分组取样，测定各测点的不排水强度和含水率，初步得出各不同试验条件作用下的土体径向十字板剪切强度和含水率的分布规律曲线，并将各组试验的结果进行对比，观察不同土性，不同含水率会对真空预压产生怎样的处理效果。

2.2 试验装置

试验装置如图1所示。

整套试验装置主要由真空泵、饱和缸和沉降柱组成，它们之间由塑料软管、铜质球阀和套箍连接。真空泵必须得有两台，为了防止真空泵长时间工作而损坏，所以平均每12 h换一次泵。同一组试验装置可以同时进行两种不同含水率试验，也可以单独进行一种含水率的试验，所以饱和缸和沉降柱可以连接两套或是一套。

3 实验结果

3.1 不同初始含水率对加固效果的影响

试验结束后，将试样表层密封膜拆除，径向取样测取含水率，测点高度位于试样中间层。为了研究初始含水率对真空预压处理效果的影响，将各试验条件作用后的土体径向含水率绘制在同一表格中，初始含水率为2.0 LL的泰州淤泥在真空预压加固后其含水率均比初始含水率为1.4 LL的高，初始含水率为1.4 LL的白马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，真空加固后土体中的含水率也越高。可以认为每一种试验条件都对应着一种极限状态，土中水并不是被无限抽出的，当真空度向土中的传递作用与被加固并吸附在排水板周围的土对真空度的传递的阻碍作用，两者达到平衡状态后，土中孔隙水便难以随排水板吸出，尾水无法再收集到，沉降趋于稳定。而初始含水率高的淤泥在达到极限状态后其土中含水率比初始含水率低的试样高。

3.2 不同土性对试验后物理指标的影响

将泰州淤泥和白马湖淤泥的试验数据汇总到一起，淤泥的土性对试验后土体含水率的影响是很显著的，淤泥中粘粒的含量会影响到渗透系数，进而影响淤泥在真空负压作用下的排水速率。虽然泰州淤泥和白马湖淤泥都表现出初始含水率高的样在抽真空后含水率大于初始含水率低的样这种定性规律，但是这种规律是根据淤泥土性的不同而有差异的。不同的土性，即使初始含水率相同，在真空预压稳定后，其强度是完全不一样的。

泰州淤泥的加固后强度明显高于白马湖淤泥，这是因为泰州土粉粒含量多，在相同试验条件下，泰州淤泥的排水速率比白马湖淤泥快，所以泰州淤泥达到稳定的时间以及稳定后的土体强度明显优于白马湖淤泥。因此在工程中，尤其是对于用排水固结法处理软弱地基的时候，土性是不得不考虑的重要因素，不同的土性应该有不同的最优处理方法。在工程中，类似于泰州淤泥这样的低液限黏土用传统真空预压工艺可以较快地排水固结，对于类似于白马湖淤泥这样的高液限黏土，仅是采用大应力作用下的真空预压技术，其处理效果可能并不是特别好，建议采用真空联合堆载预压的技术或是分级加真空荷载的技术来加快排水。

4 结语

1)初始含水率对真空预压技术处理高含水率疏浚泥的影响较大，淤泥中孔隙水对真空预压的加固效果起反作用，这也是新近吹填淤泥的真空预压处理工程效果不及天然软土的原因之一。

2)淤泥的土性对真空预压技术处理高含水率疏浚泥的影响较大，高液限黏土的粘粒含量多，渗透系数小，严重影响排水速率，一般认为用传统真空预压工艺处理低液限黏土，其效果好于高液限黏土，对于高液限黏土，应该在传统真空预压工艺的基础上加以改进。

3)作为排水固结法的一种，真空预压技术有其自身的局限性，在处理像疏浚泥这种工程性质较差的软弱地基时，有时仅用传统真空预压技术是达不到理想效果的，需要根据不同的处理对象而适当改变真空预压技术的手段或是用真空预压方法联合其他软基处理方法。

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[5]冯 军,刘爱民.土性对真空预压加固效果影响的室内试验研究.水运工程，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，在读硕士

TU472.

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