嚴(yán)馳，崔士平，郭偉峰

（天津大學(xué)，天津　300072）

排水板濾膜加固軟基效果模型試驗(yàn)研究

嚴(yán)馳，崔士平*，郭偉峰

（天津大學(xué)，天津300072）

摘要：真空預(yù)壓加固軟基時(shí)，塑料排水板以方便施工、質(zhì)量穩(wěn)定、可批量生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)被廣泛用作豎向排水通道。然而包裹在排水板外起過(guò)濾作用的濾膜種類繁多，性能差別大，為探究不同類型排水板濾膜對(duì)真空預(yù)壓加固軟基效果的影響，設(shè)計(jì)了室內(nèi)單井模型試驗(yàn)，對(duì)3種排水板濾膜進(jìn)行研究。結(jié)果表明：土體在真空作用下排水固結(jié)時(shí)，滲徑越短、土?？紫对綍惩āV膜滲透性越好，加固效果越理想；等效孔徑較大的排水板濾膜抗淤堵能力強(qiáng)，加固效果好；纖維強(qiáng)度較高的排水板濾膜抵抗受力變形能力強(qiáng)，抗淤堵性能好；加固過(guò)程中，豎向排水體附近土粒發(fā)生流失，濾膜孔徑越大、距離濾膜越近土粒流失越多。

關(guān)鍵詞：排水板濾膜；模型試驗(yàn)；加固效果；淤堵；保土性

中圖分類號(hào)：U655.544.4；TU472.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2095-7874（2015）03-0021-08

doi：10.7640/zggWjs201503004

收稿日期：2014-12-18修回日期：2015-01-20

作者簡(jiǎn)介：嚴(yán)馳（1959—），女，湖北黃梅人，教授，碩導(dǎo)，研究方向?yàn)檐浲凉こ绦再|(zhì)、地基處理。

通訊作者：*崔士平，E-mail：cuishiping0117@126.com

Model test on filtration fabrics of drainage board iMproving soft soil

YAN Chi，CUIShi-ping*,GUO Wei-feng
（Tianjin University,Tianjin 300072,China）

Abstract：For the soft soil reinforcement under vacuuMpreloading,the plastic drainage board is convenient for construction, has stable quality,and can bemass production,etc.,it is usually used as vertical drainage channelof vacuuMpreloading technology.However its filter fabrics have wide varieties and great difference of performance.To explore the influence of different filter fabrics to vacuuMpreloading,we designed singlewellmodel test to study three kind filter fabrics.The results shoWthat the seepage path is shorter,the soil pore and filter fabrics are smoother the effectof vacuuMimprove soft foundation is better.The filter fabricswith bigger aperture have strong ability to resistsiltation so the effectof disposing softsoil is better.The filter fabricswhose fibersare strong can resistmechanicaldeformation and soft foundation improved well.During the test,the soilnext to the vertical drainage channel run away and the aperture isbigger the distance is shorter the greater the lossofsoil.

Keywords：drainage board filtration fabric；model text；improvement result；siltation；soil retention

0　引言

真空預(yù)壓法是利用真空加快土體排水固結(jié)，提高地基承載能力的一種被廣泛應(yīng)用于港口、碼頭、公路以及沿海地區(qū)吹填土加固的軟基處理方法[1-3]。以土工合成材料中具有良好透水性和過(guò)濾性、工程應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最高的土工織物作為外包濾膜的塑料排水板在真空預(yù)壓中作為較理想的豎向排水體以其施工方便、質(zhì)量穩(wěn)定、加固效果好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛采用[4-5]。然而塑料排水板外包濾膜根據(jù)原材料及生產(chǎn)方式的不同可分為多種類型，不同類型的排水板濾膜性能差別較大，因此，具有不同類型外包濾膜的塑料排水板應(yīng)用于真空預(yù)壓時(shí)產(chǎn)生的效果也有較大差別[6]。

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于塑料排水板在真空預(yù)壓中應(yīng)用的研究，主要圍繞間距選擇、打設(shè)深度、施工工藝、井阻及涂抹作用等方面；對(duì)排水板濾膜的研究主要針對(duì)其自身淤堵判斷、滲透性能等特性展開(kāi)，關(guān)于排水板濾膜對(duì)真空預(yù)壓效果影響的研究開(kāi)展較少[7-10]。基于上述情況，設(shè)計(jì)了室內(nèi)真空預(yù)壓?jiǎn)尉Ｐ驮囼?yàn)，對(duì)3種不同類型的排水板

濾膜進(jìn)行試驗(yàn)研究，分析其對(duì)真空預(yù)壓固結(jié)過(guò)程及最終效果的影響。

1　基本思路

用3種等效孔徑具有明顯差異的排水板濾膜做成豎向排水體，分別進(jìn)行真空預(yù)壓?jiǎn)尉Ｐ驮囼?yàn)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中各類數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)以及試驗(yàn)后加固效果的檢測(cè)，分析各類型排水板濾膜對(duì)真空預(yù)壓的影響。塑料排水板橫截面為長(zhǎng)方形而試驗(yàn)用模型桶為圓柱形，為避免二者橫截面形狀差異對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成不利影響，同時(shí)為使豎向排水體可以隨土體沉降而壓縮變形，采用圓柱形鐵絲彈簧做內(nèi)撐外包排水板濾膜的辦法制作豎向排水體，如圖1。所選用的3種排水板濾膜等效孔徑如表1，為方便理解分別稱為防淤堵膜、增強(qiáng)膜和普通膜，其中增強(qiáng)膜纖維力學(xué)強(qiáng)度明顯高于另外兩種膜。

圖1　豎向排水體實(shí)物圖Fig.1 Verticaldrainage channel

表1　各類型排水板濾膜等效孔徑Table 1 Equivalentaperture ofeach filtration fabrics　μm

試驗(yàn)擬分析二維平面問(wèn)題，即僅考察土體在徑向上的加固效果差異，因此，模型桶中不設(shè)水平排水層，使真空僅從豎向排水體向四周傳遞。

2　模型試驗(yàn)的實(shí)施

2.1試驗(yàn)方案

為達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康模拷M試驗(yàn)3個(gè)尺寸為：直徑×高= 38 cm×28 cm的圓柱形模型桶對(duì)同一種豎向排水體進(jìn)行平行試驗(yàn)，豎向排水體置于模型桶中心位置，周圍填筑試驗(yàn)土樣，泥面與豎向排水體等高，為25 cm。豎向排水體直徑通過(guò)公式（1）確定為2.5 cm，

式中：dw為豎向排水體直徑，cm；de為排水體徑向有效加固范圍直徑，cm；n為井徑比，取15。

各試驗(yàn)?zāi)Ｐ屯坝盟芰喜济芊獠⑼ㄟ^(guò)尼龍管與其前端的小型儲(chǔ)氣罐連接（小型儲(chǔ)氣罐起儲(chǔ)存真空和水氣分離作用），通過(guò)3個(gè)小型儲(chǔ)氣罐罐身視窗可監(jiān)測(cè)試驗(yàn)中各模型桶排出水量。3個(gè)小型儲(chǔ)氣罐又與連有2臺(tái)真空泵的大型儲(chǔ)氣罐相連。整套模型試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖2，原理示意見(jiàn)圖3。此外，用真空表監(jiān)測(cè)儲(chǔ)氣罐及模型桶中真空度的變化；在距離模型桶底12 cm平面內(nèi)布設(shè)4個(gè)微型孔壓計(jì)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄土體孔壓變化，4個(gè)孔壓計(jì)與豎向排水體的距離分別為0 cm、5 cm、10 cm和15 cm，具體分布見(jiàn)圖4；通過(guò)測(cè)深游標(biāo)卡尺對(duì)距離豎向排水體1 cm、8 cm及15 cM3個(gè)區(qū)域進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，為便于后續(xù)闡述，3個(gè)區(qū)域分別稱為中心、過(guò)渡段和邊緣，每個(gè)區(qū)域選3個(gè)點(diǎn)，具體分布見(jiàn)圖5。

圖2　模型試驗(yàn)裝置實(shí)物圖Fig.2 TestModel installation

圖3　原理示意圖Fig.3 Principle diagram

圖4　孔壓計(jì)布設(shè)位置Fig.4 Positionsof porewater pressure sensors

圖5　沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置Fig.5 PositionsofMeasuring settleMent

試驗(yàn)土樣由天津港和溫州兩地土拌合而成，具體指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2　試驗(yàn)土樣性質(zhì)Table 2 Basic propertiesof testsoil

2.2試驗(yàn)內(nèi)容

試驗(yàn)時(shí)，連續(xù)抽真空2 300 min以上，通過(guò)真空表監(jiān)測(cè)膜下真空度變化，通過(guò)接有孔壓計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄土體內(nèi)部孔壓發(fā)展情況，每隔一定時(shí)間量測(cè)泥面沉降量，通過(guò)小型儲(chǔ)氣罐視窗記錄各模型桶出水量。為反映加固效果分別對(duì)試驗(yàn)前后距離豎向排水體0～5 cm、5～10 cm及10～ 15 cm區(qū)域土體的含水率和微型十字板剪切強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試；為評(píng)價(jià)各種排水板濾膜試驗(yàn)中保土性能，對(duì)試驗(yàn)后距離豎向排水體0～0.5 cm、0.5～1 cm及1～2 cm區(qū)域的土體進(jìn)行顆粒分析。針對(duì)每種類型豎向排水體得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)規(guī)律，探究各類型排水板濾膜對(duì)真空預(yù)壓的影響情況。

2.3試驗(yàn)現(xiàn)象

試驗(yàn)初始階段，儲(chǔ)氣罐及各模型桶內(nèi)真空度迅速上升，很快達(dá)到90 kPa左右，塑料布快速收縮貼在泥面上?？讐河?jì)讀數(shù)下降較快，特別是0 cm位置處孔壓計(jì)讀數(shù)下降值較大。但尼龍管中并沒(méi)有水排出，該階段抽出的主要是儲(chǔ)氣罐、泥面與塑料布之間以及豎向排水體內(nèi)的空氣。

隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，真空度進(jìn)一步提高并穩(wěn)定下來(lái)；0 cm位置處孔壓維持短暫穩(wěn)定后開(kāi)始回升，其他3個(gè)位置處孔壓繼續(xù)下降，但下降速度逐漸變緩慢；尼龍管內(nèi)開(kāi)始有水流出，出水量較大；泥面開(kāi)始沉降，并且速度較快，沿徑向向外，沉降量逐漸變小。

試驗(yàn)后期，真空度維持在最大值不變。0 cm位置處孔壓顯著增加，另外3個(gè)位置處的孔壓緩慢減小。尼龍管間斷性出水，出水量極小。泥面沉降速度緩慢，基本維持穩(wěn)定，整個(gè)模型桶中泥面呈凸面向下漏斗狀。

3　試驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)每組試驗(yàn)中3個(gè)平行模型桶的數(shù)據(jù)取平均值，得到相應(yīng)類型排水板濾膜的試驗(yàn)結(jié)果，分析如下。

3.1真空壓力分析

各組試驗(yàn)的膜下真空度隨時(shí)間變化如圖6。由圖可知，試驗(yàn)開(kāi)始后膜下真空度迅速上升，10 min內(nèi)達(dá)到90 kPa；隨后緩慢增加，最大增幅不足5 kPa，200 min后達(dá)到最大值，并維持穩(wěn)定直到試驗(yàn)結(jié)束。3組試驗(yàn)?zāi)は抡婵斩茸畲笾德杂胁顒e，增強(qiáng)膜組膜下真空度最大，另外兩組真空度曲線交叉，數(shù)值相近。

圖6　膜下真空度-加固時(shí)間關(guān)系曲線Fig.6 VacuuMdegree curvesover tiMe

試驗(yàn)初始階段，2臺(tái)抽氣速率為4 L/s的真空泵同時(shí)工作，而4個(gè)儲(chǔ)氣罐的總?cè)莘e為135 L，模型桶及尼龍管中空氣體積較小，所以真空泵可以短時(shí)間內(nèi)將多余空氣抽出，膜下真空度迅速上升；雖然試驗(yàn)前用PVC塑料布對(duì)模型桶盡量做好密封，但是各組試驗(yàn)中不可避免的存在局部微小漏氣點(diǎn)，導(dǎo)致各組試驗(yàn)?zāi)は伦畲笳婵斩却嬖诓町?，但是最大差值低? kPa，可以忽略其對(duì)真空預(yù)壓結(jié)果的影響。

3.2沉降量分析

真空加固過(guò)程中，每組試驗(yàn)3個(gè)區(qū)域的沉降情況如圖7所示。由圖可知，隨加固時(shí)間的延續(xù)沉降量不斷增加，試驗(yàn)初始階段沉降速度較快，

前300 min內(nèi)各模型桶中沉降量已達(dá)總沉降量的30％ ～50％，隨后，沉降速度逐漸減小，試驗(yàn)最后480 min內(nèi)各組土體沉降量?jī)H為總沉降量的7％ ～ 11％；每組試驗(yàn)沉降量沿徑向向外不斷減小，各測(cè)點(diǎn)最終沉降量見(jiàn)表3。由表3可知，雖然每組試驗(yàn)的中心、過(guò)渡段及邊緣3個(gè)區(qū)域徑向間距相等，但是中心區(qū)域與過(guò)渡段的沉降差值為5 mm左右，而過(guò)渡段與邊緣沉降差超過(guò)10 mm，試驗(yàn)結(jié)束后各模型桶內(nèi)泥面呈凸面向下漏斗狀。

圖7　沉降量-加固時(shí)間關(guān)系曲線Fig.7 SettleMent curvesover tiMe

表3　各組試驗(yàn)土體最終沉降量Table 3 SettleMent value ofeach points　mm

真空加固初始階段，土顆粒間孔隙較大，排水板濾膜滲透性好，孔隙水滲流通道暢通，在真空作用下土體易發(fā)生排水固結(jié)，因此試驗(yàn)初期沉降量發(fā)展較快。隨著加固時(shí)間的延長(zhǎng)，土體不斷排水固結(jié)，孔隙體積逐漸減小，孔隙水在土體內(nèi)的滲流阻力增加，同時(shí)排水板濾膜經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的滲流后，其孔隙通道易被細(xì)小土顆粒填塞，發(fā)生不同程度的淤堵，滲透性下降，導(dǎo)致土體排水固結(jié)困難，沉降速度變慢；在徑向上，距離豎向排水體越近的土體，固結(jié)時(shí)孔隙水滲流路徑越短，滲流阻力也越小，因此，模型桶中距離排水體最近的中心區(qū)域土體排水固結(jié)效果好，沿徑向向外排水固結(jié)程度逐漸減弱；土體排水固結(jié)從中心向四周逐漸展開(kāi)，中心區(qū)域土體先發(fā)生排水固結(jié)，隨后過(guò)渡段及邊緣土體開(kāi)始固結(jié)，因此，邊緣區(qū)域土體固結(jié)時(shí)，其孔隙水的排出不僅滲流路徑長(zhǎng)，而且由于前面區(qū)域土體已經(jīng)發(fā)生固結(jié)甚至固結(jié)度發(fā)展較大，導(dǎo)致滲流通道減小，孔隙水排出阻力增加，固結(jié)困難，因此邊緣區(qū)域與過(guò)渡段和中心區(qū)域沉降差較大。

對(duì)比3組試驗(yàn)沉降曲線可知，防淤堵膜、增強(qiáng)膜在3個(gè)區(qū)域的沉降量均比普通膜大；增強(qiáng)膜在中心及過(guò)渡段沉降量大于防淤堵膜，而在邊緣區(qū)域低于防淤堵膜。

試驗(yàn)用土樣黏粒含量高，土體排水固結(jié)時(shí)，細(xì)小顆粒隨孔隙水一起運(yùn)動(dòng)，到達(dá)排水板濾膜處，部分顆?？梢噪S水流穿過(guò)濾膜而排出，但仍有部分土顆粒滯留在濾膜孔隙內(nèi)部或者嵌入在濾膜表面孔隙中，造成排水板濾膜淤堵，滲透性降低，影響土體排水固結(jié)。防淤堵膜和增強(qiáng)膜的等效孔徑比普通膜大，細(xì)小土顆粒容易通過(guò)，不發(fā)生明顯淤堵；增強(qiáng)膜纖維強(qiáng)度較防淤堵膜大，當(dāng)受到周圍壓力作用時(shí)，纖維抵抗變形能力強(qiáng)，而強(qiáng)度較低的防淤堵膜纖維容易在周圍壓力作用下糾纏抱合得更厲害，改變了原來(lái)孔隙特征，滲透性降低，因此，雖然防淤堵膜自然狀態(tài)下等效孔徑大于增強(qiáng)膜，但是在壓力作用下，其滲透性降低較大，中心及過(guò)渡段固結(jié)沉降量小于增強(qiáng)膜；增強(qiáng)膜滲透性較大且穩(wěn)定性好，其周圍土體排水固結(jié)迅速，當(dāng)該濾膜邊緣區(qū)域土體排水固結(jié)時(shí)，由于其前方區(qū)域土體已經(jīng)完成較大固結(jié)，孔隙通道大大減小，孔隙水排出困難，因此，邊緣區(qū)域固結(jié)沉降較防淤堵膜小。

3.3出水量分析

圖8為固結(jié)過(guò)程中各組試驗(yàn)?zāi)Ｐ屯俺鏊侩S時(shí)間變化關(guān)系，由圖可知，試驗(yàn)初期出水量較大，150 min出水量達(dá)到最終出水量的40％左右，隨時(shí)間延長(zhǎng)，出水速度逐漸變慢，水量呈階梯型增加，最后水量基本維持不變；加固過(guò)程中，防淤堵膜和增強(qiáng)膜出水量明顯高于普通膜，最終出水量差值在200 mL左右；防淤堵膜與增強(qiáng)膜在500 min前曲線交叉，出水量接近，500 min后，增強(qiáng)膜水量明顯高于防淤堵膜，最終出水量差值為135 mL。

試驗(yàn)初期，土體孔隙體積大，孔隙水滲流通道暢通，固結(jié)速度快，出水量較大；隨固結(jié)的發(fā)展，孔隙體積減小，孔隙水滲流阻力增大，水量

需要一段時(shí)間積累才能排出模型桶，水量呈階梯型增加；防淤堵膜和增強(qiáng)膜孔徑較大，抗淤堵能力強(qiáng)，孔隙水排出較快；增強(qiáng)膜抵抗壓力變形能力高于防淤堵膜，因此在500 min后出水速度明顯高于防淤堵膜，試驗(yàn)后期，兩種膜出水量差值呈減小趨勢(shì)，最終出水量差值僅為135 mL，這與上文闡述的增強(qiáng)膜邊緣區(qū)域固結(jié)效果低于防淤堵膜有直接關(guān)系。

圖8　出水量-加固時(shí)間關(guān)系曲線Fig.8 Water yield curvesover tiMe

3.4孔隙水壓力分析

圖9為各類型排水板濾膜加固軟基過(guò)程中模型桶內(nèi)距離其不同位置處土體孔隙水壓力變化曲線。由圖可知，試驗(yàn)開(kāi)始后3種濾膜外0 cm位置處孔壓迅速降低到較大負(fù)壓值，隨后回升，回升過(guò)程中有跳躍式下降時(shí)刻；其他3個(gè)位置處孔壓在試驗(yàn)初期下降較快，500 min孔壓降低值達(dá)到最大降幅的40％ ～60％，孔壓降低速度隨時(shí)間逐漸變慢，最后孔壓趨于穩(wěn)定；沿徑向，從中心到邊緣孔壓降低幅度逐漸變小。

圖9　膜外孔壓-加固時(shí)間關(guān)系曲線Fig.9 Pore pressure curvesofMeMbrane

試驗(yàn)初期，排水板濾膜滲透性好，滲透系數(shù)明顯高于土體，真空迅速傳遞到0 cm處，孔壓計(jì)讀數(shù)下降較快，試驗(yàn)一段時(shí)間后，排水板濾膜逐漸被淤堵，滲透性不斷降低，0 cm位置孔壓持續(xù)回升，針對(duì)孔壓在某些時(shí)刻跳躍式下降的現(xiàn)象，筆者認(rèn)為細(xì)小土粒穿過(guò)濾膜或者滯留在濾膜內(nèi)部都是動(dòng)態(tài)發(fā)展的過(guò)程，當(dāng)孔壓計(jì)所對(duì)應(yīng)濾膜區(qū)域中細(xì)小顆粒流出濾膜或者運(yùn)動(dòng)到濾膜其他區(qū)域，真空度會(huì)突然傳遞到孔壓計(jì)位置，導(dǎo)致孔壓跳躍式下降；試驗(yàn)初期，土體尚未發(fā)生真空固結(jié)，孔隙較大，真空在土體內(nèi)傳遞阻力小，其他3個(gè)位置處孔壓下降較快，隨著真空固結(jié)的發(fā)生，土體變得密實(shí)，真空傳遞越來(lái)越困難，孔壓下降速度逐漸變慢；距離真空源即豎向排水體越遠(yuǎn)位置，真空度傳遞需要克服的土體阻力越大，損失越多，因此，沿徑向向外，孔壓降幅逐漸減小。

圖10為3種排水板濾膜外相同位置處孔壓變化曲線，由圖10可知，0 cm位置處，防淤堵膜孔壓極短時(shí)間內(nèi)下降到-88 kPa，隨后在該值附近波動(dòng)，340 min左右孔壓值開(kāi)始回升，且回升速度由慢變快；增強(qiáng)膜孔壓極短時(shí)間內(nèi)降到-72 kPa，后繼續(xù)下降，460 min達(dá)到最低值-86 kPa，后孔壓值開(kāi)始回升，回升曲線相比防淤堵膜較平緩；普通膜孔壓在短時(shí)間內(nèi)僅下降到-37 kPa，之后下降速度緩慢，380 min后孔壓整體呈現(xiàn)回升趨勢(shì)。5 cm和10 cm位置3種膜外孔壓變化規(guī)律較明顯，防淤堵膜和增強(qiáng)膜外孔壓明顯低于普通膜，500 min前防淤堵膜孔壓低于增強(qiáng)膜，之后兩膜外孔壓接近，后隨時(shí)間發(fā)展，增強(qiáng)膜孔壓明顯低于防淤堵膜，從5～10 cM3種膜孔壓差值逐漸變小，到15 cm位置3條孔壓曲線相互交織，已經(jīng)沒(méi)有明顯規(guī)律。

圖10　不同濾膜外各位置孔壓變化曲線Fig.10 Pore pressure curvesatdifferentposition away froMeach MeMbrane

防淤堵膜與增強(qiáng)膜等效孔徑較普通膜大很多，滲透性好，因此試驗(yàn)開(kāi)始短時(shí)間內(nèi)0 cm位置處孔壓即可下降到負(fù)值接近真空度值，并且防淤堵膜滲透性優(yōu)于增壓膜，孔壓降低值較增強(qiáng)膜大；隨著加固的進(jìn)行，兩種濾膜發(fā)生不同程度的淤堵，滲透性開(kāi)始降低，孔壓回升，防淤堵膜孔壓回升較快，說(shuō)明其淤堵發(fā)生的程度較嚴(yán)重，而增壓膜纖維抵抗受力變形能力強(qiáng)，抗淤堵能力優(yōu)于防淤堵膜，孔壓回升相對(duì)緩慢。普通膜孔徑小滲透性差，短時(shí)間內(nèi)已經(jīng)發(fā)生淤堵，孔壓下降困難，并且較早開(kāi)始回升。由于濾膜的淤堵導(dǎo)致真空度在豎向排水體處已經(jīng)發(fā)生局部損失，濾膜淤堵程度的不同導(dǎo)致真空度損失也存在差異，對(duì)于土體而言，中心處真空壓力的不同，直接影響周圍土體孔壓降低幅度，防淤堵膜及增強(qiáng)膜孔徑大，抗淤堵能力始終高于普通膜，真空度在濾膜處損失小，因此土體各位置處孔壓下降幅度較普通膜大；防淤堵膜初始狀態(tài)等效孔徑大于增強(qiáng)膜，因此500 min前，5 cm、10 cm兩個(gè)位置處孔壓降低值大于增強(qiáng)膜，隨加固時(shí)間延長(zhǎng)，濾膜發(fā)生淤堵，增強(qiáng)膜纖維抵抗壓力變形能力強(qiáng)，發(fā)生淤堵程度較防淤堵膜輕，因此500 min后，5 cm、10 cm處孔壓降低幅度較大；土體某位置處孔壓降低是由真空負(fù)壓所引起，而真空度的傳遞受濾膜處局部損失和土體內(nèi)沿程損失兩種因素影響，在土體內(nèi)部傳遞距離越遠(yuǎn)沿程損失帶來(lái)的影響就越大，3種濾膜外距離中心越遠(yuǎn)的位置處，土體孔壓降低差異受真空度在濾膜處局部損失的影響就越弱，因此3種濾膜在相同位置處孔壓差值沿徑向向外逐漸減小。

3.5加固效果評(píng)價(jià)

為評(píng)價(jià)不同類型排水板濾膜對(duì)土體真空加固效果的影響及同種濾膜外徑向加固效果差異，對(duì)試驗(yàn)前后模型桶內(nèi)距離豎向排水體不同區(qū)域土體的含水率及微型十字板剪切強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　土體加固前后含水率及十字板剪切強(qiáng)度變化Table 4 Water contentsand vane strength before and after the experiMent

由表4可知，土體初始含水率為55％，試驗(yàn)前，微型十字板無(wú)讀數(shù)，加固后含水率明顯降低，十字板強(qiáng)度顯著提高，且距離豎向排水體越近含水率降低越多，微型十字板強(qiáng)度提高越大，說(shuō)明與豎向排水體距離越近的土體加固效果越好；加固后，防淤堵膜與增強(qiáng)膜在各區(qū)域含水率均比普通膜低，微型十字板強(qiáng)度都高于普通膜；在0～5 cm和5～10 cm兩個(gè)區(qū)域，增強(qiáng)膜的含水率低于防淤堵膜，十字板剪切強(qiáng)度高于防淤堵膜，即增強(qiáng)膜加固效果優(yōu)于防淤堵膜，而在最外圍的10～15 cm區(qū)域，增強(qiáng)膜加固效果則低于防淤堵膜。

各類型排水板濾膜加固效果及膜外各區(qū)域變化規(guī)律與前文分析內(nèi)容相符。距離豎向排水體近的土體固結(jié)時(shí)孔隙水排出滲徑短，真空度傳遞迅速，易于排水固結(jié)，加固效果好；防淤堵膜與增強(qiáng)膜等效孔徑大，抗淤堵能力強(qiáng)，加固效果優(yōu)于普通膜；增強(qiáng)膜纖維抵抗變形能力強(qiáng)，抗淤堵性能高于防淤堵膜，因此大部分區(qū)域加固效果好，但對(duì)于邊緣區(qū)域土體，由于其前方土體發(fā)生較大固結(jié)，因此孔隙水排出困難，加固效果低于防淤堵膜。

3.6保土性能評(píng)價(jià)

為考察各類型排水板濾膜加固后不同區(qū)域土顆粒流失情況，對(duì)試驗(yàn)后距離排水板較近區(qū)域內(nèi)土體進(jìn)行顆粒分析。

圖11為同種濾膜外不同區(qū)域顆粒分布曲線。由圖可知，防淤堵膜和增壓膜外顆分曲線規(guī)律明顯，除0～0.5 cm與0.5～1 cm兩區(qū)域顆分曲線在左側(cè)有短暫交叉外，整體上0～0.5 cm顆分曲線最低，0.5～1 cm顆分曲線處在中間，1～2 cm顆分曲線最高。曲線越低表明小于某粒徑土顆粒含量越少，即小于該粒徑土顆粒流失越多，兩曲線左側(cè)交叉說(shuō)明較大粒徑顆粒含量接近。普通膜顆分曲線無(wú)明顯規(guī)律，0～0.5 cm曲線左側(cè)較高，中間區(qū)段最低，說(shuō)明大粒徑顆粒含量較高，低于中間粒徑的較小顆粒流失較多。防淤堵膜外相鄰兩個(gè)區(qū)域粒徑小于0.005mm土顆粒流失量差值大于3％；增強(qiáng)膜外相鄰兩個(gè)區(qū)域粒徑小于0.005mm土顆粒流失量差值在2％左右；普通膜外相鄰兩個(gè)區(qū)域粒徑小于0.005mm土顆粒流失量差值小于1％。

圖11　膜外土體顆分曲線Fig.11 Soilparticlessize grading curve ofMeMbrane

圖12為膜外相同區(qū)域，不同類型排水板濾膜顆分曲線對(duì)比，由圖可知，3種濾膜在膜外0～0.5 cm范圍內(nèi)顆分曲線差別最明顯，0.5～1 cm區(qū)域次之，1～2 cm區(qū)域差別很小。0～0.5 cm區(qū)域防淤堵膜曲線位置最低，說(shuō)明該種濾膜在此區(qū)域土體流失最嚴(yán)重，比較粒徑小于0.005 mm土顆粒流失量，防淤堵膜比增強(qiáng)膜多流失2.07％，比普通膜多流失5.36％；增強(qiáng)膜與普通膜顆分曲線左側(cè)相交，右側(cè)增強(qiáng)膜較低，說(shuō)明0～0.5 cm區(qū)域增強(qiáng)膜外較小顆粒流失量比普通膜多，而較大顆粒含量相近。0.5～1 cm區(qū)域顆分曲線分布規(guī)律與前一區(qū)域相似，只是土粒流失差值變小，比較粒徑小于0.005 mm顆粒流失量，防淤堵膜比增強(qiáng)膜多流失1％，比普通膜多流失2.98％；1～2 cm區(qū)域顆分曲線無(wú)明顯差別，各粒徑顆粒含量相近。

4　結(jié)語(yǔ)

對(duì)比分析3種類型排水板濾膜真空預(yù)壓模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到如下結(jié)論：

1）利用真空加固軟基，土體的排水固結(jié)受排水板濾膜滲透性和土?？紫锻ǖ罆惩ǔ潭扔绊憽Ｅ潘鍨V膜滲透性良好，土粒孔隙暢通，滲徑較短時(shí)土體易于排水固結(jié)。

2）距離豎向排水體較遠(yuǎn)處土體固結(jié)時(shí)，其前方土體已發(fā)生較高程度固結(jié)，滲流通道不暢通，

固結(jié)效果差。故真空預(yù)壓中應(yīng)適當(dāng)控制加荷速度。

圖12　膜外不同范圍內(nèi)不同濾膜顆分曲線Fig.12 Soilparticles sizegrading at differentarea away froMeach MeMbrane

3）等效孔徑較大的防淤堵膜和增強(qiáng)膜抗淤堵能力明顯高于普通膜，加固軟基效果較好。

4）增強(qiáng)膜纖維力學(xué)強(qiáng)度高，在周圍壓力作用下，抵抗變形能力強(qiáng)，濾膜孔隙不易收縮，加固效果比孔徑更大的防淤堵膜還好。

5）在加固過(guò)程中，豎向排水體附近土顆粒發(fā)生流失，且距離排水體越近土粒流失量越大；防淤堵膜土粒流失最嚴(yán)重，增強(qiáng)膜次之，普通膜保土性最好。

6）雖然防淤堵膜和增強(qiáng)膜的保土性不如普通膜，但土粒流失量并不大。建議工程中，在滿足保土性要求的前提下，盡量選擇外包濾膜孔徑較大、纖維強(qiáng)度較高塑料排水板。

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