真空預(yù)壓和堆載預(yù)壓模型試驗范文

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《浙江建筑雜志》2014年第八期

1模型試驗

1．1試驗土樣試驗所用土樣取自溫州高速公路施工區(qū)現(xiàn)場，通過室內(nèi)試驗得到其物理力學(xué)指標(biāo)如下:液限68%，塑限28%，天然重度14．8kN/m3，天然十字板剪切強度為2～5kPa。

1．2試驗裝置試驗?zāi)Ｐ脱b置見圖1。模型試驗裝置由模型槽、排水體系、真空泵、真空表和量測系統(tǒng)組成。模型槽由玻璃板和鋼構(gòu)架定制而成，尺寸為長×寬×高=1．5m×1m×1m，排水體系由真空泵和塑料排水板組成;量測系統(tǒng)由安裝在模型槽內(nèi)土樣表面的百分表、厘米刻度尺、孔壓傳感器和真空表組成。進行堆載試驗時，不用真空表等實驗裝置。圖1真空與堆載預(yù)壓試驗裝置圖

1．3真空預(yù)壓和堆載試驗步驟將軟黏土注入試驗槽，用攪拌機攪拌均勻后，插設(shè)排水板，試驗以軸對稱的方式插設(shè)兩個排水板。真空預(yù)壓試驗時，在土體100、300、500mm深度處安裝孔壓傳感器和真空探頭，最后在土層表面鋪設(shè)土工布并封膜，連接并開啟真空泵抽真空。堆載試驗時，無須安裝孔壓傳感器和真空探頭，但是為了進行對比試驗應(yīng)在土層表面鋪設(shè)土工布并封膜。為了達到設(shè)計的預(yù)壓值，試驗時在封膜的表面施加設(shè)計的應(yīng)力。本文運用室內(nèi)模型槽試驗來模擬不同深度處軟土的真空預(yù)壓固結(jié)試驗。對溫州軟黏土分別采用真空作用和堆載的手段(荷載效果相同的情況下)進行實驗，研究各自固結(jié)機理以及真空作用下土體滲透系數(shù)的變化規(guī)律。研究不同加載手段的地基處理方式對含水率、變形量的影響。真空固結(jié)試驗時，真空泵的壓力約為80kPa。堆載固結(jié)試驗時，壓力也同樣保證為80kPa。直到土樣基本不發(fā)生變形，才終止實驗。具體試驗的內(nèi)容包括:(1)加固試驗前取土樣的含水率和十字板剪切強度;(2)加固試驗過程中記錄土體沉降;(3)加固穩(wěn)定后，取土體不同位置的含水率和十字板剪切強度。圖2為十字板剪切試驗的試驗儀器。

2試驗結(jié)果

2．1含水率和十字板剪切強度不同加載手段下模型試驗土體物理性質(zhì)指標(biāo)變化見表1。比較相同土樣在兩種加載手段下，物理性質(zhì)指標(biāo)在試驗前與試驗后的變化，可以看出:真空作用和堆載作用都使土樣的含水量降低了，明顯都發(fā)生了固結(jié)現(xiàn)象。真空作用下土樣的平均含水率比堆載作用下的土樣小，土樣的十字板剪切強度均值比堆載作用下的土樣偏大，證明真空作用在這兩個方面優(yōu)于堆載作用。同時，兩種加載情況下土樣的含水率是隨著深度的增加而增加的，十字板剪切強度是隨著深度的增加而減小的。堆載作用下土樣沿深度的含水率和十字板剪切強度的差距比真空作用下的小。不同加載手段下模型試驗土體物理性質(zhì)指標(biāo)變化見表2。比較相同土樣在兩種加載手段下物理性質(zhì)指標(biāo)在試驗前與試驗后的變化，可以看出:真空作用和堆載作用都使土樣的含水量降低了，明顯都發(fā)生了固結(jié)現(xiàn)象。真空作用下的土樣的平均含水率比堆載作用下的土樣的平均含水率小，土樣的十字板剪切強度均值比堆載作用下的土樣大，證明真空作用在這兩個方面優(yōu)于堆載作用。同時兩種加載情況下土樣的含水率是隨著深度的增加而增加的，十字板剪切強度是隨著深度的增加而減小的。堆載作用下土樣沿深度的含水率和十字板剪切強度的差距比真空作用下的小。從本次試驗指標(biāo)變化幅度看，兩種作用類型下土體前后指標(biāo)變化幅度差別不是很大，說明總體加固效果基本一致［5］。

2．2沉降量表3為相同土樣在兩種加載手段下，沉降量在試驗前與試驗后的變化?？梢钥闯稣婵兆饔煤投演d作用都使土樣的沉降量明顯發(fā)生了增加。真空作用下的土樣的最大沉降量比堆載作用下的土樣大，前期沉降速率比堆載作用下的土樣大。按照以上成果的界定，本室內(nèi)試驗屬于柔性膜下的真空試驗。試驗表明，真空作用試驗和與其等效的堆載作用試驗土樣的作用效果是基本一樣的，但是真空預(yù)壓試驗可以明顯地縮短固結(jié)時間，見圖3。

3結(jié)語

本文采用室內(nèi)模型槽試驗，研究了真空預(yù)壓法和堆載預(yù)壓法加固軟土的固結(jié)機理和特性，得到如下結(jié)論:(1)從對相同土樣加荷前后基本物性指標(biāo)變化的比較來看，真空作用和堆載作用均使試樣含水量降低。真空作用下的土樣的含水率比堆載作用下的土樣小。從指標(biāo)變化幅度看，兩種作用類型下土體前后指標(biāo)變化幅度總體一致。(2)兩種加載情況下土樣的含水率是隨著深度的增加而增加的，十字板剪切強度是隨著深度的增加而減小的。堆載作用下土樣沿深度的含水率和十字板剪切強度的差距比真空作用下的小。(3)本次試驗真空作用下土體固結(jié)沉降為83mm，堆載作用下土體固結(jié)沉降為77mm。且真空預(yù)壓下土體前期固結(jié)沉降的速率遠(yuǎn)大于堆載作用下土體固結(jié)沉降速率。

作者：史軍單位：紹興市公共資源交易中心