吹填土真空预压加固定内模型试验及理论研究

摘要

随着我国各项基础设施建设的大量进行，土地资源的需求量急剧增加，用地矛盾问题日趋显现。考虑到工程的需要以及土地资源的优化利用，人工填筑地基技术和吹填造陆技术近些年迅速地推广应用开来。目前主要以吹填海底淤泥形成的吹填土，具有高压缩性、高含水率、低渗透性、高孔隙比、流变性、触变性等性质，这些性质对工程而言是极其不利的，因此要对吹填土进行必要的加固处理。
　　 真空预压法作为一种软土地基处理方法，已广泛应用于围海造陆、公路交通、港口码头等基础设施建设，其固结机理、理论计算等方面已有较成熟的研究成果，但仍然存在亟待解决的问题，如排水机制、更经济高效的新工法探讨等。鉴于此，本文在前人研究成果的基础上，通过室内模型试验、理论推导等对真空预压法处理吹填土作进一步的探讨。本文主要工作和研究成果如下：
　　 (1)以砂性土为研究对象，分析和研究了真空预压过程存在的主要排水机制，着重研究了水中溶解气含量、颗粒孔隙大小等对于溶解气膨胀驱水效果的影响。试验结果表明，真空预压过程中存在真空固结排水、溶解气膨胀驱水、蒸发等主要排水机制。水中溶解气含量、颗粒孔隙大小对于溶解气膨胀驱水有较大影响，溶解气含量大驱水效果好，颗粒孔隙过大或者过小都会驱水效果产生不利影响。
　　 (2)以吹填淤泥为研究对象，研究了各主要排水机制对于吹填淤泥的加固效果。试验结果表明，在真空预压法加固吹填土过程中，中后期存在溶解气膨胀驱水排水机制，对土体加固有一定作用。真空固结排水机制仍然是土体加固的主要排水机制，对土体加固起主导作用。
　　 (3)提出了基于真空预压法的吹填土加固新工法，以吹填淤泥为研究对象，进行了新工法与常规真空预压法的对比模型试验。结果表明，新工法实现了吹填土的吹填过程与加固过程的统一，新工法改善了常规真空预压法中下部土体加固效果欠佳的问题，具有时间效益明显、加固效率高、工程推广应用前景大的优点。
　　 (4)进一步探讨了电渗和真空预压联合排水机制，建立了真空-电渗固结方程，给出了地基中平均孔压和径向固结度的解析解。