技术领域本实用新型涉及软弱地基处理技术领域，更具体地说，它涉及一种模拟真空联合注气的软基处理试验装置。
背景技术：
随着沿海、沿江城市经济和基础建设的蓬勃发展，以及进一步的城市发展规划，国内一些港口出现陆域用地不足的情况，将疏浚出来的淤泥用来填海造陆或构造码头港口的陆域，这已经成为土地开发的重要手段。比如浙江省海岸线6696公里，居全国首位，面积500平方米以上岛屿3061个，从“十五”到“十三五”，浙江沿海港口经济的空前发展对相应的港口工程、海岸工程建设力度不断加大，依托港口发展的临港工业基地、物流园区等用地基本靠围填，所以大面积疏浚吹填土地基的加固处理尤为重要。与吹填土有关的岩土工程问题越来越突出，核心问题是吹填土软基的处理。近年来，真空联合注气的软基处理方法已逐渐在工程中获得了初步应用，但其软基处理效果受到大量因素的影响与制约，其内在的注气影响机制及控制技术还没有认识清楚，缺乏实用有效的理论分析方法，工程应用中有着很大的盲目性，因此该方法尚未得到较好的推广应用。为弥补理论分析的局限性，对大面积的软基处理工程，需要结合室内模型试验进行分析，其中的关键控制技术是如何模拟不同深度软土地基中的真空与注气耦合作用，而目前尚未发现该模型试验装置。
技术实现要素：
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种容易实现真空与注气耦合作用的模拟真空联合注气的软基处理机制的试验装置。为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种模拟真空联合注气的软基处理试验装置，包括透明制样膜、塑料排水板、排水导管、注气空心球、注气导管、刚性加载板和试验土箱；所述透明制样膜与试验土箱的内侧壁紧密贴合，所述透明制样膜密封形成为试验软土提供封闭环境的试验空腔；所述透明制样膜设有与试验空腔相连通的装土孔和排气孔，从装土孔灌入泥浆形成试验软土，其中泥浆的水体与气体从排气孔排走；所述注气空心球置于试验空腔内，所述注气导管与注气空心球相连通向试验软土注入压力气体；所述塑料排水板置于试验软土内，与排水导管相连接，经排水导管对试验软土进行真空预压；所述的刚性加载板设置于试验软土上方，对软土实施均匀加载，模拟不同深度位置的软土应力环境。本实用新型进一步设置：所述塑料排水板安装在试验软土的上层。本实用新型进一步设置：所述塑料排水板位于装土孔正下方，埋设在试验软土中。本实用新型进一步设置：所述的透明制样膜由硅橡胶材料制作，所述试验土箱为圆筒状。本实用新型进一步设置：所述注气空心球安装在试验软土的下层。本实用新型进一步设置：所述的注气空心球设有注气孔，所述的注气空心球的球体表面包裹有无纺布。本实用新型进一步设置：所述注气孔均匀布在注气空心球的四分之一球面上，所述注气孔朝向试验软土中心设置。与现有技术相比，本实用新型操作简单、监测方便，具有以下突出优点：1).本实用新型采用圆筒状的试验土箱，并以透明制样膜进行封装，能直观地监测真空预压过程中的排水效果与压力气体注入后的影响作用，且能适应软土的固结、沉降变形，利于模拟真空预压过程中的土体排水固结过程。2).本实用新型在软土顶面安装刚性加载板，易于实施竖向均匀加载，模拟不同深度位置的软土应力环境，尤其适用于深厚软土地基的模拟。3).本实用新型能同时实施不同的真空预压和压力气体注入方案，从而很好地模拟真空联合注气的软基处理效果。4).本实用新型中的塑料排水板型号及试验长度、注气空心球位置、真空预压和压力气体注入方案均可根据需要调整，在对比分析基础上优化实施效果，试验结果能直接应用于工程，降低未来的软土地基处理成本。附图说明图1为本实用新型一种模拟真空联合注气的软基处理试验装置的结构示意图。图2为本实用新型一种模拟真空联合注气的软基处理试验装置的俯视结构示意图。图3为注气导管和注气空心球注的结构示意图。图中1、软土地基；2、透明制样膜；3、塑料排水板；4、排水导管；5、注气空心球；6、注气导管；7、刚性加载板；8、排气孔；9、试验土箱；10、装土孔。具体实施方式参照附图1至图3对本实用新型一种模拟真空联合注气的软基处理试验装置做进一步详细说明。一种模拟真空联合注气的软基处理试验装置，其结构如图1至图3所示，该试验装置包括试验软土1、透明制样膜2、塑料排水板3、排水导管4、注气空心球5、注气导管6、刚性加载板7和试验土箱9，所述透明制样膜2与试验土箱9的内侧壁紧密贴合，所述透明制样膜2密封形成为试验软土提供封闭环境的试验空腔；所述透明制样膜2设有与试验空腔相连通的装土孔10和排气孔8。其中排水导管4的底端与塑料排水板3相连，另一端与真空泵连接，其操作原理与常规真空预压法相同，所述注气导管6一端与注气空心球5连接，另一端与空压机连接，空压机提供恒定的压力气体。在注气空心球5的四分之一球面上，均匀布设了大量用于注气的细孔，以使注入气体能从各方向均匀进入试验软土1，由于注气空心球5安装在试验软土1的底部外侧，所以只需要对注气空心球5的四分之一球面进行注气孔布设。试验软土1被封装在透明制样膜2中，土体表面的多余水体与气体均从排气孔8排出，在排气孔8底部设置长纤无纺布，土颗粒不会从该孔流失，制样完成后，将排气孔8加盖密闭，刚性加载板7安装在试验软土1之上方，试验软土1的上表面必须平整，以使刚性加载板7能水平安置、竖向加载均匀，在刚性加载板7上，进行均匀加载，模拟不同深度处的软土地基应力环境。试验土箱9为圆筒状，为透明有机玻璃材质，高度为3米，直径为1.5米，壁厚20mm；透明制样膜2为硅橡胶材料，高透明，厚度为3mm；设置于透明制样膜2上表面的排气孔8，直径为5mm，可以加盖封闭；塑料排水板3为B型，长度为1米；排水导管4和注气导管6采用外径为4.6mm的PE气管。注气空心球5为钢制空心球，外径为5cm，壁厚2mm，注气孔直径为0.5mm，布置间距5mm；注气空心球5以长纤无纺布包裹，旨在避免泥土细颗粒漏入注气空心球5；刚性加载板7为钢板，厚度20mm，直径比试验土箱9内径小5mm。装土孔10为与透明制样膜2连接的硅橡胶管，直径为10cm；排气孔8的孔径为1cm，用以排除装土过程、土体固结过程中的多余水体与气体。其工作过程如下：1).铺设透明制样膜2于试验土箱9中，二者底面紧密贴合，并在铺设透明制样膜2底部装设注气空心球5和注气导管6，打开排气孔8，关闭注气导管6；2).根据试验土体含水量需要，按比例配置土体和水，拌合均匀，形成泥浆；3).将拌合均匀的泥浆，从装土孔10灌入透明制样膜2中，装土过程中必须确保透明制样膜2侧膜面与试验土箱9的壁面贴合紧密；4).透明制样膜2完全充满土体后，将塑料排水板3从装土孔10插入土体中，塑料排水板3完全埋设在软土中，封闭装土孔10；5).在土样上面安装刚性加载板7，确保其安装水平，利于竖向加载均匀；6).在刚性加载板7上面加载，使其下覆土体的应力状态与工程实际相符合；7).透明制样膜2中泥浆的静置固结时间，必须满足土体达到试验所需固结度，静置过程中产生的多余水体从排气孔8排出；8).透明制样膜2中的软土达到试验要求后，将排气孔8封闭，形成封闭的软土试验环境；9).打开排水导管4，对透明制样膜2中的软土进行真空预压，并根据需要定时开闭注气导管6进行压力气体的注入；10).试验中可进行相关数据监测，以真空排水量-时间曲线分析注气的排水效果，以软土顶面的沉降-时间曲线研究真空联合注气的软基处理机制；11).改变塑料排水板3长度、注气空心球5的安装位置、变化真空度和注气压力，重复以上试验，对比分析注气对真空预压软基处理效果的影响机理，优化塑料排水板3与注气空心球5的布置方案、真空与注气联合实施方案。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。