[发明专利]用于高含水率淤泥的注气-真空固结试验装置及试验方法

说明书

用于高含水率淤泥的注气‑真空固结试验装置及试验方法，淤泥试验筒为有机玻璃筒，淤泥试样装在有机玻璃筒内形成淤泥柱体；有机玻璃筒上面的顶盖通过开关及正压调压阀与空气压缩机相连接；下面设有多孔支承板和排水板滤膜；再下面为水分收集室；水分收集室的侧面通过真空调压阀接真空泵；下面通过水阀排水；有机玻璃筒侧壁设置TDR传感器和张力计；传感器的输出接TDR信号发射接收和分析装置。本发明弥补了现有技术的空白，能够用于分析不同类型土工织物的排水、保土效果。淤泥注气‑增压柱体相当于现场增压‑真空预压的一个处理单元，可用于模拟实际工况条件下淤泥地基增压‑真空预压加固方案，进而遴选出最佳增压控制参数；可操作性强。

技术领域

本发明属于岩土工程软土地基处理技术领域，具体涉及一种用于高含水率淤泥的注气-真空固结试验装置及试验方法，可在室内从单元体尺寸模拟淤泥地基的原位增压-真空预压处理，为制订淤泥地基增压-真空预压处理方案提供可靠的技术支撑。

背景技术

真空预压技术是在土体中插设竖向排水体以缩短渗流路径，随后在排水体中施加真空荷载从而使土体固结，该技术广泛应用于处理软土地基。而采用真空预压技术处理高含水率的淤泥地基时，地基中会形成严重的局部密实区，也就是通常所说的“淤泥抱团区”、“封泥层”、“土桩”或“土柱”等。国内工程界和研究人员报道了温州、连云港、惠州、荃州湾等沿海地区的新近吹填淤泥在加固处理后，地基中形成以竖向排水体为中心的土柱，柱体内土体强度较高，而土柱之间几乎为稀泥状。研究人员指出部分土体细颗粒在负压作用下向排水板迁移，造成后期横向排水通道部分堵塞，是淤泥地基“局部密实区”形成的主要原因。

“淤泥地基的增压-真空预压”是近年来工程界提出的一种新技术，用于解决高含水率淤泥真空预压加固效果欠佳的问题。其中“增压”是将增压管设置于排水板中间区域，在排水板施加负压同时，间歇性地向增压管中注入气体。增压作用提高了土体与排水板间压力差，可产生驱水效果。国内工程界和研究人员对比了常规真空预压和增压-真空预压的加固效果，结果表明：实施增压后，地基中孔隙水压力消散速度加快，土层沉降增大，预压时间缩短，处理后土体物理力学指标显著改善。

然而目前关于增压方法中注气压力及控制的研究尚未见报道，增压控制仍然停留在经验阶段，增压驱水机理的研究有待深入。设置的增压压力过大（增压时间过长），虽然会提高驱水效果，但土体的饱和度将会大幅减小，导致导水系数急剧降低，反而影响土层整体排水固结效果。因此急需开发一种试验装置通过室内试验研究高含水率淤泥地基的注气-真空固结处理效果，进而确定最佳的增压-真空控制参数，为现场处理提供可靠的依据。

发明内容

本发明的目的是弥补现有技术的空白，提供一种用于高含水率淤泥的注气-真空固结试验装置和相应的试验方法。本发明能够用于分析不同类型土工织物的排水、保土效果。其中的淤泥注气-增压柱体相当于现场“增压-真空预压”的一个处理单元，可用于模拟实际工况条件下淤泥地基的加固方案，进而遴选出最佳的增压控制参数；可操作性强。

完成上述发明任务的技术方案是，一种用于高含水率淤泥的注气-真空固结试验装置，淤泥试验筒为有机玻璃筒，淤泥试样装在该有机玻璃筒内，形成污泥柱体；其特征在于，所述有机玻璃筒上面的顶盖，通过开关及正压调压阀空气压缩机相连接（接正压）；所述有机玻璃筒下面设有多孔支承板，该多孔支承板上敷有排水板滤膜；该多孔支承板与排水板滤膜的下面为水分收集室；该水分收集室的侧面通过真空调压阀接真空泵；该水分收集室下面通过水阀排水（例如，将水排入玻璃皿）；所述有机玻璃筒侧壁设置有TDR传感器和张力计；TDR传感器的输出端接TDR信号发射接收和分析装置。

所述有机玻璃筒与顶盖之间设有橡胶垫片；并通过长螺栓固定；

所述有机玻璃筒与水分收集室之间设有O形圈密封，并通过螺栓固定；

水分收集室与真空调压阀之间可以设置真空表。

淤泥柱体底部采用不同材料的排水板滤膜，包括热轧长丝无纺布滤膜、针刺长丝无纺布滤膜、混轧短丝无纺布滤膜。