真空预压联合电渗试验装置以及真空预压联合电渗试验的方法
【专利说明】真空预压联合电渗试验装置以及真空预压联合电渗试验的方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种真空预压联合电渗试验装。本发明还涉及采用上述真空预压联合电渗试验装置进行真空预压联合电渗试验的方法。
【背景技术】
[0003]目前，沿海城市为缓解用地紧张矛盾，大量土地需通过围海造陆形成。围海造陆所用吹填土一般采用港池和航道的疏浚淤泥，经水力吹填形成陆域场地，含水率高达80%以上，新近吹填的场地甚至可以达到200%左右。另外，由于水力分选原因，软弱土地基上部土层颗粒极细，以黏粒和胶粒为主，颗粒间连接很弱，尚未形成具有强度的土骨架结构，土颗粒随水流动性强。软粘土具有高含水量、高压缩性、高触变性、低抗剪强度等诸多不利的工程性质。高压缩性会导致地基有相当大的沉降和沉降差；低渗透性使得沉降的持续时间很长，有可能影响建筑物的正常使用；低强度使得地基承载力和稳定性往往不能满足工程要求。因此，如何有效、快速、经济地加固此类超软弱地基则成为一个必须解决的技术难题。
[0004]真空预压法由瑞典皇家地质学院杰尔曼教授于1952年提出，相比自然晾晒法、堆载预压法等软土地基处理方法，真空预压法在所需时间和处理效果上均有明显的优势。近年来，与真空预压相关的研宄工作越来越多，真空预压在实际工程中的应用也不断增加，未来发展前景广阔。而当真空预压在处理渗透系数为10_8cm/s甚至接近10_9cm/s的低渗透性软粘土时就表现出了局限性，处理效果往往受制于土体的深度和土中真空度的大小。为了达到更好的处理土体的效果，后续又发展出了很多与其他方法联合的新技术，如真空预压联合堆载法，真空预压联合强夯法，真空预压联合电渗法。由于真空预压和电渗对土体有相似的加固机理，且电渗法不受土颗粒大小的影响，两种方法在加载过程中都不会使土体产生剪切破坏。当真空-电渗联合作用时:早期土体含水量较大时，仅通过真空预压法便能够快速排出土中大部分的自由水，但随着含水量的降低，真空预压处理效果降低；待后期土体含水量较小时，用电渗联合真空预压便能够进一步降低土体中的含水量。通过真空预压与电渗的联合应用便可改变传统地基处理方式的局限性，达到有效加固土体的目的，最大程度上降低了地基处理的时间和成本，所以真空-电渗联合法便成为了软土地基处理中较为有效和前途的方法之一(具有较好的应用前景)。
[0005]真空-电渗联合法在处理软土地基时虽有着明显的优势，越来越多的专家也对此开展了研宄并取得了不错的成果，但依然有几个问题尚未解决:真空预压过程中排水板弯折的变化规律不明、土中孔隙水压力及真空度的传递规律不明、真空系统和电渗系统的整合性不高。在室内开展模型试验是研宄真空-电渗的联合形式和相互作用机理的最佳方式，也是将真空-电渗联合地基处理方式推广到实际工程中大规模应用的前提和重要环节。现有的模型试验装置虽能模拟较好地在室内模拟真空预压加固软土地基，但无法观测排水板的变化情况，土中传感器的埋设位置也不能够精确控制。此外，大量传感器线路的导出还会加重密封膜表面的漏气，减弱其密封性，使得土体真空度不能达到预期要求。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种真空预压联合电渗试验装置，该装置可在室内方便快捷地模拟真空-电渗联合处理软土地基，在保证密封性的前提下能够精确测量土体不同位置的真空度及孔隙水压力，能够清晰的观测土体固结过程中塑料排水板的弯折变化情况并精确测量其位移变化。本发明所要解决的技术问题还包括提供一种采用真空预压联合电渗试验装置进行真空预压联合电渗试验的方法。
[0007]为此，本发明是通过如下方式实现的:真空预压联合电渗试验装置，其特征是:包括钢化玻璃模型箱，钢化玻璃模型箱上沿高度方向开设有测量孔位，微型孔隙水压力计设置于钢化玻璃模型箱内且通过信息线穿过测量孔位与外部仪器连接，所述钢化玻璃模型箱内部中间竖向插入有塑料排水板，所述钢化玻璃模型箱内竖向插入有钢筋，钢筋与阳极接线柱连接，所述塑料排水板内沿高度方向设置有导电铜线，导电铜线与阴极接线柱连接，阴极接线柱和阳极接线柱通过导线连至外部直流电源，排水主管穿过钢化玻璃模型箱与塑料排水板的上端连接，所述排水主管与抽滤瓶连接，抽滤瓶通过管道与真空泵连接，所述排水主管上设置有真空表，所述抽滤瓶放置于电子秤上；所述钢化玻璃模型箱上横向标注有横向位移刻度，沿所述钢化玻璃模型箱高度方向分布有多道所述横向位移刻度。
[0008]本发明还提供了采用上述真空预压联合电渗试验装置进行真空预压联合电渗试验的方法，包括A、在钢化玻璃模型箱I内填入土样，填至相应高度时安装真空度及孔压的测量系统；B、填完土样后敷设土工膜，将铜线用塑料丝绑扎在塑料排水板上，将塑料排水板顺着模型箱中部插入土中，插入钢筋阳极，将塑料排水板连接手型接头连接至排水主管，将排水主管从模型箱顶部玻璃面板的排水管引出孔位引出，将铜线连至阴极接线柱，盖上模型箱顶部玻璃面板；C、钢筋阳极通过金属垫片搭接至阳极接线柱，将阴极接线柱和阳极接线柱通过分别导线连接至两台外置直流电源；D、将排水主管连接至抽滤瓶，将抽滤瓶通过橡皮管连接至真空泵，利用玻璃胶对模型箱顶部玻璃面板的开口及四周进行密封处理，将抽滤瓶放置于电子秤上以便计量排水量，打开真空泵进行真空预压试验，利用抽滤瓶上部的真空表控制真空泵的工作功率，通过上中下三道横向位移刻度记录排水板的实时横向位移的弯折情况，并将中部的横向位移刻度数据除以上部横向位移刻度和下部横向位移刻度之和，数值越大代表弯折程度越大；E、真空预压后期时开启直流电源进行真空-电渗联合试验。
[0009]本发明提供的真空预压联合电渗试验装置结构简单合理，操作方便，能用于开展室内真空预压法联合电渗法加固软涂地基的模型试验，在保证密封性的前提下能够精确测量土体不同位置的真空度及孔隙水压力，能够清晰的观测土体固结过程中塑料排水板的弯折变化情况并精确测量其位移变化，由此更直观的反映土体固结过程中塑料排水板的弯折情况及土中真空度和孔隙水压力的变化规律。由于塑料排水板弯折情况是真空预压处理过程中随着土体的固结必然产生的结果，而塑料排水板弯折的发生会严重影响真空预压中真空度的有效传递，因此对塑料排水板的弯折情况进行研宄有重要的意义，本发明在能够完成孔压、真空度、沉降等参数测量的同时，还可通过竖向分布的多道横向刻度测量塑料排水板在弯折情况下的不同高度部位的位移，由此得到更加精确的塑料排水板弯折变化数据，更有利于试验研宄塑料排水板弯折情况与土体真空度、孔压变化之间的规律。
【附图说明】
[0010]图1为本发明提供的真空预压联合电渗试验装置的整体结构示意图。
[0011]图2为图1中的钢化玻璃模型箱顶盖示意图。
[0012]图3为图1中的塑料排水板示意图。
[0013]图4为图1中的真空度测量系统的连接结构示意图。
[0014]图5为图1中的孔压测量系统的连接结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]参照图1~5所示，本发明提供的真空预压联合电渗试验装置，包括钢化玻璃模型箱1，钢化玻璃模型箱I上沿高度方向开设有测量孔位2，微型孔隙水压力计7设置于钢化玻璃模型箱I内且通过信息线穿过测量孔位2与外部仪器连接，所述钢化玻璃模型箱I内部中间竖向插入有塑料排水板9，所述钢化玻璃模型箱I内竖向插入有钢筋12，钢筋12与阳极接线柱17连接，所述塑料排水板9内沿高度方向设置有导电铜线10，导电铜线10与阴极接线柱15连接，阴极接线15柱和阳极接线柱17通过导线连至外部直流电源，排水主管13穿过钢化玻璃模型箱I与塑料排水板9的上端连接，所述排水主管13与抽滤瓶19连接，抽滤瓶19通过管道20与真空泵21连接，所述排水主管13上设置有真空表22，所述抽滤瓶19放置于电子秤23上；所述钢化玻璃模型箱I上横向标注有横向位移刻度24，沿所述钢化玻璃模型箱I高度方向分布有多