[發明專利]真空壓力下高水量流泥PVD固結中土柱淤堵效應的模型測試裝置及其測試方法

在審

• 申請號: 201711128685.8
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107907657A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 王鵬;王軍;喻凡;谷川;董全楊
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N15/08;G01B21/32;G01C5/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241
• 代理人: 鄭書利

技術領域

本發明涉及一種真空壓力下高水量流泥PVD固結中土柱淤堵效應的模型測試裝置，該裝置用于研究高含水量流泥在真空壓力下的PVD固結特性以及土柱淤堵效應。本發明還涉及一種上述真空壓力下高水量流泥PVD固結中土柱淤堵效應的模型測試裝置的測試方法。

背景技術

近年來，我國圍墾工程每年新增建設用地約占全國每年新增建設用地總面積的3-4%，而墾區建設以吹填為主，即將近海潮間帶吹填流泥作為了基礎物源。另一方面，為了改善河流湖泊的水質、我國每年都開展大規模的河流湖泊疏浚清淤工程，疏浚流泥有數億方以上。無論吹填流泥或疏浚流泥，其特征為含水率高、呈流動、懸浮狀態，基本不具備強度。目前，實際工程中廣泛采用真空預壓排水固結技術以改善高含水量流泥的工程特性。但高含水量吹填流泥在排水固結過程中，土顆粒會向塑料排水板（PVD）移動聚集，形成土柱，造成淤堵，導致徑向排水路徑堵塞，處理失敗。

目前高含水量流泥真空預壓處理工程設計中依據《建筑地基處理規范》，采用的Hansbo理論進行固結度計算，并沒有考慮到土柱淤堵效應的影響。而現有對于土柱淤堵效應的研究主要集中在室內梯度比試驗及模型箱試驗方面。梯度比試驗在梯度比試驗儀上進行，通過分析特定水力梯度下，PVD濾膜與流泥構成的反濾體系梯度比的變化，間接研究流泥固結過程中的土柱淤堵效應。這種試驗方法中流泥受力與實際工程中的真空壓力有很大不同，且滲流過程中孔隙水不斷補充，導致流泥孔隙比變化也與實際工程中孔隙水減少及孔隙比壓縮情況有較大差別。在模型箱試驗方面，主要通過在試驗過程中取樣分析流泥孔隙比、滲透系數等參數的變化，進而研究流泥在PVD固結過程中的土柱形成過程。但該類型試驗取樣會影響真空密封性，取樣次數受限，且取樣過程中會對流泥造成擾動，取原狀樣難度較大，同時取樣后需要對取樣孔洞進行回填，增加了該類型試驗的難度。

總之，目前高含水量流泥PVD固結土柱淤堵效應的試驗研究并不多見，尤其缺乏能夠控制土柱直徑，取樣方便，考慮不同真空壓力加載對土柱形成過程影響的研究，導致對土柱淤堵效應的認識不夠深入，然而這是研究真空壓力下流泥PVD固結機理，預測流泥沉降變化規律及固結時間，為高含水量流泥地基處理提供科學依據的關鍵。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種真空壓力下高水量流泥PVD固結中土柱淤堵效應的模型測試裝置，該裝置能夠實現對高水量流泥PVD固結中土柱淤堵效應的測試。本發明所要解決的技術問題還包括提供一種上述真空壓力下高水量流泥PVD固結中土柱淤堵效應的模型測試裝置的測試方法。

為此，本發明提供的真空壓力下高水量流泥PVD固結中土柱淤堵效應的模型測試裝置，其特征是：包括內桶和外桶，內桶側壁上沿高度方向逐層開設有多個通孔，所述內桶與外桶套接組裝成雙套筒，所述內桶與外桶之間形成外環腔，所述內桶內埋設有兩根豎向管，所述內桶中裝有高含水吹填土，高含水吹填土填充至內桶頂部，所述內桶中間插入有排水板，排水板上面通過手型接頭連接第一真空管，所述排水板側邊的高含水吹填土中埋設有孔壓計，孔壓計配置讀數傳感器測，所述豎向管內裝入有含水量與所述高含水吹填土相同的鐵礦粉，透過豎向管可看清鐵礦粉的顏色，所述吹填土上面依次放置針織布、土工布和密封膜，密封膜封閉設置在所述內桶上端，所述第一真空管另一端連接錐形瓶，錐形瓶與真空泵之間用第二真空管連接。

本發明還提供了上述真空壓力下高水量流泥PVD固結中土柱淤堵效應的模型測試裝置的測試方法，包括以下步驟：A、預先在內桶內埋設兩根內徑為3cm的白色塑料管，白色塑料管距離桶心10cm，向內桶內裝入高含水吹填土至桶頂端，然后向內桶中間插入排水板，排水板上面通過手型接頭連接真空管，內桶中距離排水板5cm處放置一個孔壓計，孔壓計設置高度控制在距離桶底30cm，往白色塑料管里面裝入含水相同鐵礦粉，在吹填土上面依次放置針織布、土工布和密封膜，隨后進行封膜，第一真空管連接錐形瓶，錐形瓶與真空泵之間用第二真空管連接；B、用讀數傳感器測孔壓計，用玻璃錐形瓶測流水量，等到孔壓消散穩定，向外桶內倒入水，設定的注水上限值不宜過高，實時監測流水量變化值；C、通過達西滲流公式計算滲透系數，通過滲透系數及徑向變形，測定土柱形成過程。滲透穩定后完整取出土柱放入大桶里面，然后土柱周圍滲滿吹填淤泥，觀察土柱與淤泥固結試驗，通過孔壓計監測固結過程，通過位移計監測沉降變形，通過在流泥中摻加0.5μm紅鐵粉帶測量水平變形。