真空预压和堆载预压模型试验范文

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《浙江建筑杂志》2014年第八期

1模型试验

1．1试验土样试验所用土样取自温州高速公路施工区现场，通过室内试验得到其物理力学指标如下:液限68%，塑限28%，天然重度14．8kN/m3，天然十字板剪切强度为2～5kPa。

1．2试验装置试验模型装置见图1。模型试验装置由模型槽、排水体系、真空泵、真空表和量测系统组成。模型槽由玻璃板和钢构架定制而成，尺寸为长×宽×高=1．5m×1m×1m，排水体系由真空泵和塑料排水板组成;量测系统由安装在模型槽内土样表面的百分表、厘米刻度尺、孔压传感器和真空表组成。进行堆载试验时，不用真空表等实验装置。图1真空与堆载预压试验装置图

1．3真空预压和堆载试验步骤将软黏土注入试验槽，用搅拌机搅拌均匀后，插设排水板，试验以轴对称的方式插设两个排水板。真空预压试验时，在土体100、300、500mm深度处安装孔压传感器和真空探头，最后在土层表面铺设土工布并封膜，连接并开启真空泵抽真空。堆载试验时，无须安装孔压传感器和真空探头，但是为了进行对比试验应在土层表面铺设土工布并封膜。为了达到设计的预压值，试验时在封膜的表面施加设计的应力。本文运用室内模型槽试验来模拟不同深度处软土的真空预压固结试验。对温州软黏土分别采用真空作用和堆载的手段(荷载效果相同的情况下)进行实验，研究各自固结机理以及真空作用下土体渗透系数的变化规律。研究不同加载手段的地基处理方式对含水率、变形量的影响。真空固结试验时，真空泵的压力约为80kPa。堆载固结试验时，压力也同样保证为80kPa。直到土样基本不发生变形，才终止实验。具体试验的内容包括:(1)加固试验前取土样的含水率和十字板剪切强度;(2)加固试验过程中记录土体沉降;(3)加固稳定后，取土体不同位置的含水率和十字板剪切强度。图2为十字板剪切试验的试验仪器。

2试验结果

2．1含水率和十字板剪切强度不同加载手段下模型试验土体物理性质指标变化见表1。比较相同土样在两种加载手段下，物理性质指标在试验前与试验后的变化，可以看出:真空作用和堆载作用都使土样的含水量降低了，明显都发生了固结现象。真空作用下土样的平均含水率比堆载作用下的土样小，土样的十字板剪切强度均值比堆载作用下的土样偏大，证明真空作用在这两个方面优于堆载作用。同时，两种加载情况下土样的含水率是随着深度的增加而增加的，十字板剪切强度是随着深度的增加而减小的。堆载作用下土样沿深度的含水率和十字板剪切强度的差距比真空作用下的小。不同加载手段下模型试验土体物理性质指标变化见表2。比较相同土样在两种加载手段下物理性质指标在试验前与试验后的变化，可以看出:真空作用和堆载作用都使土样的含水量降低了，明显都发生了固结现象。真空作用下的土样的平均含水率比堆载作用下的土样的平均含水率小，土样的十字板剪切强度均值比堆载作用下的土样大，证明真空作用在这两个方面优于堆载作用。同时两种加载情况下土样的含水率是随着深度的增加而增加的，十字板剪切强度是随着深度的增加而减小的。堆载作用下土样沿深度的含水率和十字板剪切强度的差距比真空作用下的小。从本次试验指标变化幅度看，两种作用类型下土体前后指标变化幅度差别不是很大，说明总体加固效果基本一致［5］。

2．2沉降量表3为相同土样在两种加载手段下，沉降量在试验前与试验后的变化。可以看出真空作用和堆载作用都使土样的沉降量明显发生了增加。真空作用下的土样的最大沉降量比堆载作用下的土样大，前期沉降速率比堆载作用下的土样大。按照以上成果的界定，本室内试验属于柔性膜下的真空试验。试验表明，真空作用试验和与其等效的堆载作用试验土样的作用效果是基本一样的，但是真空预压试验可以明显地缩短固结时间，见图3。

3结语

本文采用室内模型槽试验，研究了真空预压法和堆载预压法加固软土的固结机理和特性，得到如下结论:(1)从对相同土样加荷前后基本物性指标变化的比较来看，真空作用和堆载作用均使试样含水量降低。真空作用下的土样的含水率比堆载作用下的土样小。从指标变化幅度看，两种作用类型下土体前后指标变化幅度总体一致。(2)两种加载情况下土样的含水率是随着深度的增加而增加的，十字板剪切强度是随着深度的增加而减小的。堆载作用下土样沿深度的含水率和十字板剪切强度的差距比真空作用下的小。(3)本次试验真空作用下土体固结沉降为83mm，堆载作用下土体固结沉降为77mm。且真空预压下土体前期固结沉降的速率远大于堆载作用下土体固结沉降速率。

作者：史军单位：绍兴市公共资源交易中心