本发明涉及土工合成材料检测技术领域及地基处理方法。
背景技术：
近年来，真空预压法在我国已被广泛应用于软土地基处理，塑料排水板作为地基中水分排出的竖向通道，有助于加快地基的固结，使其更快达到工程所需的性能。然而地基处理过程产生的大幅沉降会引起排水板弯曲，从而导致通水量的减小，进而影响加固效果。
具体来说，是因为塑料排水板在工程应用中随着软土层一起压缩变形，在很多情况排水板并不是处于垂直状态下进行排水工作的，更多时候是在弯曲状态下工作。目前在实验室测定的排水板纵向通水量，只能模拟在软土固结初期沉降压缩较小阶段水围压条件下的排水板通水性能，但是占据整个固结大部分时间的排水板是处于弯曲状态，因此与实际情况一致的土围压情形中排水板弯曲状态下的通水性能尚不清晰，进而对于软土地基沉降量及加卸载时间的计算都不准确。
技术实现要素：
本发明的第一目的旨在提供一种考虑土压力下的排水板弯曲通水量测试装置，以有效测试更贴近实际情况的排水板在土压力条件且弯曲状态下的通水量。
本发明的第二目的在于基于排水板弯曲通水量的测试的软土地基处理方法，以获得更精准有效的软土地基处理方式。
本发明的第一目的是通过以下技术方案实现的：一种测量排水板弯曲通水量的装置，其特征在于包括：
立式试验容器，待测量的排水板竖直安放于立式试验容器内腔并由土体所包裹，及
对土体施加下压力的加压系统，加压系统包括压于土体上方的容器盖、压于容器盖顶部的千斤顶及位于千斤顶上方的反力架，反力架与千斤顶共同配合对土体形成向下的压力，及
对立式试验容器内腔土体保持恒定水压的水压系统，水压系统包括提供水压的储水容器，储水容器通过进水连接管与位于立式试验容器底部的排水板进水口相连，及
出水系统，出水系统包括蓄水容器，蓄水容器通过出水连接管与位于立式试验容器顶部的排水板出水口相连。
优选地，土体的表层铺放有无纺布，无纺布上覆盖有砂层并整平。
优选地，反力架具有顶板及四根支脚，顶板固定于支脚顶部，支脚立于立式试验容器底座四周。
优选地，容器盖外周与立式试验容器内壁为动配合。
优选地，排水板进水口与进水连接管之间的连接及排水板出水口与出水连接管之间的连接均采用板头卡套，板头卡套朝向排水板的一端呈鸭嘴形，板头卡套朝向连接管的一端呈圆形，且连接部位套有密封橡胶模。
本发明的第二目的通过以下技术方案获得：一种基于如上任一所述的测量排水板弯曲通水量的装置的软土地基处理方法，其特征在于采用如上任一所述的测量排水板弯曲通水量的装置并按以下步骤进行：
(1)安装好立式试验容器与反力架；
(2)将待测试排水板放进立式试验容器内，排水板进水口用进水连接管连接至储水容器；
(3)将淤泥沿排水板周围分层装入立式试验容器中至仅露出位于上端的排水板出水口；
(4)将排水板出水口用出水连接管连接至蓄水容器；
(5)在淤泥表面盖一层无纺布，然后在上面覆一层砂，整平；
(6)盖上容器盖；
(7)在反力架与容器盖之间放入千斤顶，逐级施加压力至设定值；
(8)实时记录淤泥固结沉降值，测试千斤顶压力下的排水板弯曲通水量，每隔1h测读一次并连续测读24h直至通水量值稳定，即为土围压下的弯曲通水量；
(9)由弯曲通水量，计算得出考虑井阻和涂抹影响时的竖井地基径向排水平均固结度
本发明能够实现真实土围压条件下，弯曲排水板的通水量测试，这一通水量测试结果作为施工过程中的真实情况，进一步推算出地基处理所需要采用的最佳的加载时间和卸载时间。由于真实土围压条件下的弯曲排水板的通水量更有实际参考评判意义。不仅可以指导施工排水板的选择，解决新型排水板研发的难点，还可以有效指导施工加卸荷载时间，提高加固效率，降低工程造价，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为本发明的排水板弯曲通水量测试装置的立面示意图。
图2为反力架2的俯视结构示意图。
图3a为板头卡套8的正面示意图。
图3b为板头卡套8的俯向示意图。
图3c为板头卡套8的侧面示意图。
其中：1-测试模型桶、2-反力架、2.1-立柱螺栓、3-不锈钢盖、4-千斤顶、5-常水头箱、6-出水蓄水桶、7-出水连接管、8-板头卡套、8.1-鸭嘴形端、8.2-圆形端、9-进水连接管、10-排水板、11-淤泥。
具体实施方式
如图1所示为本发明的一种测量排水板弯曲通水量的装置，其包括：一立式试验容器、对土体施加竖直向下压力的加压系统、对立式试验容器内腔的土体保持恒定水压的水压系统及容纳排水板出水的出水系统。
具体来说，该立式试验容器包括一测试模型桶1，待测量的排水板10下端插入板头卡套8并包裹橡胶膜，连接至进水管9，立于桶内由土体(淤泥11)所包裹，排水板10上端插入板头卡套8并包裹橡胶膜，连接至出水管9。淤泥11的表面铺放有无纺布，无纺布上覆盖有10mm砂层并整平。
对土体施加下压力的加压系统包括压于淤泥上方的不锈钢盖3、压于不锈钢盖顶部的千斤顶4及位于千斤顶4上方的反力架2，反力架与千斤顶共同配合对土体形成向下的压力。不锈钢盖放置于排水板及软土(淤泥)之上，外周与试验模型桶容器内壁为动配合，对模型桶内部起密封及加压作用。反力架具有顶板及四根支脚，顶板固定于支脚顶部，支脚立于立式试验容器底座四周。千斤顶顶压反力架顶板时，由于顶板位置固定，因此反作用力使千斤顶向下压，从而将位于千斤顶下方的土体下压，对土体提供竖向压力，对排水板模拟出土围的效果。
水压系统包括提供水压的常水头箱5，常水头箱5通过进水连接管9与位于测试模型桶1底部的排水板进水口相连。常水头箱由有机玻璃制成，设有溢水口及进水口，保证水头i＝0.5。
出水系统包括出水蓄水桶6，出水蓄水桶6通过出水连接管7与位于测试模型桶顶部的排水板出水口相连。出水蓄水桶由有机玻璃制成，上有刻度，可实时测读出水量。
排水板进水口与进水连接管之间的连接及排水板出水口与出水连接管之间的连接均采用板头卡套8，板头卡套朝向排水板的一端呈鸭嘴形，板头卡套朝向连接管的一端呈圆形，且连接部位套有密封橡胶模，起到密封不漏水的作用。
本发明按以下步骤实施：
(1)如图1所示安装好试验装置中的测试模型桶1、反力架和常水头箱5；
(2)将待测试1.2m长的排水板放进测试模型桶1，且下端插入板头卡套8，用进水连接管9将排水板进水口与常水头箱5连通，并用橡胶膜套住排水板下端及板头卡套8处，以防漏水；
(3)将淤泥(现场直接取或是配置一定含水量淤泥模拟现场情况)沿排水板周围分层装入测试模型桶1中，直至1m高；
(4)将排水板上端插入板头卡套8，用出水连接管7将排水板出水口与出水蓄水桶6连通，并用橡胶膜套住排水板下端及板头卡套8处，以防漏水；
(5)在淤泥土表面盖一层2mm的无纺布，然后在上面覆一层10mm厚的砂(整平作用)；
(6)加上不锈钢盖3；
(7)在反力架2与不锈钢盖3之间放入千斤顶4，逐级施加压力至350kpa；
(8)实时记录淤泥固结沉降值，测试千斤顶压力下的排水板弯曲通水量，每隔1h测读一次并连续测读24h直至通水量值稳定。
由测试结果得出的土围压下的弯曲通水量qw，根据以下式(1)～式(4)计算出考虑井阻和涂抹影响时的竖井地基的固结因子f；
根据设计要求的沉降标高，按平均固结度
最后由式(5)计算出加载时间t，结合开工加载时间t1，推导出最佳卸载时机t2。从而达到有效指导施工的目的，提高施工效率，降低工程造价。计算步骤如下：
f＝fn+fs+fr(4)
t＝t2-t1(6)
式中：
kh——天然土层水平向渗透系数(cm/s)；
ks——涂抹区土的水平向渗透系数，可取ks＝(1/5～1/3)kh(cm/s)；
s——涂抹区直径ds竖井直径dw的比值，可取s＝2.0～3.0，对中等灵敏黏性土取低值，对高灵敏黏性土取高值；
l——竖井深度(cm)；
qw——土围压下的弯曲通水量(cm3/s)；
ck——土的水平向排水固结系数(cm2/s)；
de——竖井的有效排水直径；
n——井径比。