[發明專利]一種加速沖填土固結的模型及其試驗方法

有效

• 申請號: 201310028170.6
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103091471A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 楊坪;鄧濤;楊陽;安新;唐益群;王建秀
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于巖土工程技術領域，涉及用于沖填土固結的模型及其試驗方法。

背景技術

沖填土（亦稱吹填土）系由水力沖填泥沙形成的沉積土，即在整理和疏浚江河航道時，有計劃地用挖泥船，通過泥漿泵將泥沙夾大量水分，吹送至江河兩岸而形成的一種填土。近年來,隨著我國經濟的快速發展,城市化進程步伐不斷加快,對土地資源的需求日益迫切,在沿海及江湖地區將疏浚出來的淤泥和泥沙用來造地,已成為沿海城市緩解土地資源緊張的有效方法。目前，沖填土地區的利用規模越來越大，如上海臨港新城建設，大部分是在沖填土上進行，還有天津、珠海、廣州、深圳等沿海城市，都在利用沖填土進行市政建設和港口建設。

沖填土的形成方式特殊，具有孔隙比大、天然含水量高、壓縮性高、滲透性小等特點，因此，沖填土的工程性質具有明顯的個性。具體表現在其自重固結時間長，沖填土工后固結沉降大，沖填土在外荷載作用下變形明顯，如何加速沖填土的排水固結，減少工后固結沉降，避免由于沖填土地基固結變形、破壞所產生的工程地質災害是目前沖填土地區所面臨的重要課題。

關于沖填土地基排水固結處理，國內外開展過一些工作，如:Stark在1994年提出的將帶狀排水體用于加速沖填土的排水固結（Strip?drains?in?dredged?material?placement?areas.International?Conference?on?Dredging?and?Dredged?Material?Placement,1,pp.420–429）；Sato在2001年進行的圓柱狀的自重固結試驗將塑料排水板用于加速排水固結（Acceleration?of?self-weight?consolidation?for?dredged?clay?using?plastic?boarddrain.Proceedings?of?the?Internat?ional?Offshore?and?Polar?Engineering?Conference,2,pp.715–721.）；Nagaoka在2004年也將塑料排水板豎向排水體應用于吹填土自重固結（Accelerated?self-weight?consolidation?mechanism?for?dredged?clay?using?dewateringmethod?and?plastic?board?drains.Proceedings?of?the?International?Offshore?and?PolarEngineering?Conference,pp.703–708.）。除此之外，也有提出水平塑料排水帶固結流態吹填，豎向排水體聯合堆載、強歷聯合真空預壓進行處理等方法。

上述方法在沖填土排水固結中，起到了一定的效果，但也存在一些不足的地方，如井阻效應和涂抹效應會減小滲透率數，插排水板會對土造成擾動,會影響排水效果，塑料排水板的形狀也會影響到排水效果。與此同時，上述處理方法時，往往要求沖填土具有一定承載力，對剛吹填的沖填土來講，顯得無能為力。

發明內容

針對上述的技術缺陷和應用時的不利影響，本發明的目的是提供一種通過預埋塑料排水板立體網格加速沖填土固結的模型及其試驗方法。

本發明的技術方案如下：

一種通過預埋排水板立體網格加速沖填土固結的模型，該模型包括模型桶、載荷板和模擬材料；所述模型桶的桶底和桶身完整密封，桶頂為唯一排水途徑，所述載荷板與所述桶頂面尺寸相合，使模擬材料中的土體無法由所述載荷板邊緣與桶壁間的縫隙溢出，所述載荷板沿徑向設有若干鉆孔；所述模擬材料包括試驗用土、排水板立體網格，置于所述模型桶內。

所述模型桶的桶壁設有桶壁支架，所述桶壁支架沿所述桶頂的直徑方向設有固定支架。

所述模型桶為圓柱體，所述圓柱體的高度為直徑的0.6～2倍。

所述試驗用土為砂質粉土。

所述排水板立體網格由所述排水板構成的橫向網格與豎向排水板固定連接，所述排水板立體網格中的排水板有多條排水通道。

本發明還提出了一種通過預埋塑料排水板立體網格加速沖填土固結的試驗方法，包括以下步驟：步驟一，根據模擬排水板的尺寸與間距及模型桶的平面尺寸，確定各相似常數；步驟二，制備模型材料，包括試驗用土、排水板網格；步驟三：制作模型箱、準備模擬材料、測量設備和數據采集設備；步驟四，進行模型試驗，包括以下步驟：（1）制備沖填土并分層裝入模型桶；（2）預埋排水板立體網格；（3）安裝測量設備；（4）加載及測量。