[发明专利]一种热蒸驱替-真空固结联合试验装置的试验方法

权利要求书

1.一种热蒸驱替-真空固结联合试验装置的试验方法，其特征在于，所述试验方法应用于热蒸驱替-真空固结联合试验装置，所述试验装置包括：密封膜(1)、砂垫层(2)、保温毯(3)、热蒸驱替管(4)、电导率-温度-含水率联合测定器、分层沉降观测标(6)、控制与采集系统(7)；

所述砂垫层(2)、密封膜(1)和保温毯(3)分层覆盖于场地表层，且密封膜(1)边缘用静水压入下挖沟槽内以实现密封膜(1)与场地的密封；所述密封膜(1)设置有抽真空气孔(10)，以便于对场地表层施加固结压力；热蒸驱替管(4)通过密封膜(1)上布置的预留洞(11)插入场地内部，且热蒸驱替管(4)的上端与密封膜(1)预留洞(11)的柔性耐热套(111)相连接；所述电导率-温度-含水率联合测定器分层埋设在场地内部，且电导率-温度-含水率联合测定器的数据线(50)汇总后通过密封膜(1)的数据密封套口(12)与控制与采集系统(7)相连接；分层沉降观测标(6)通过机械钻孔的方式竖直分层埋设至场地土层的不同深度处，分层沉降观测标(6)的准标(61)安置在场地外的稳定土层上；热蒸驱替管(4)、密封膜(1)上的抽真空气孔(10)分别与控制与采集系统(7)相连接；

所述热蒸驱替管(4)包括加热送气管和加热回气管，可通过控制与采集系统(7)确定热蒸驱替管(4)为加热送气管或加热回气管，用于热蒸过程中污染物气体的排出和土中水的排出；

所述电导率-温度-含水率联合测定器由3根探针(51)、探针头(52)、耐高温数据线(53)和后处理芯片环(54)组成，其中探针(51)与探针头(52)相连接以保证探针(51)之间相对位置的固定，耐高温数据线(53)与探针头(52)相连接，待耐高温数据线(53)引出场地地表后与后处理芯片环(54)相连接以防止场地温度过高损坏后处理芯片环(54)的正常使用，后处理芯片环(54)通过数据线(50)与控制与采集系统(7)相连接，以形成所述的电导率-温度-含水率联合测定器；

该方法包括以下步骤：

通过控制与采集系统(7)确定热蒸驱替管(4)为加热送气管或加热回气管，设置热蒸驱替管(4)的加热送气管和加热回气管的温度，设置加热送气管蒸汽压力和加热回气管的回气压力，并开始驱替；其中加热送气管围绕加热回气管一周，加热送气管和加热回气管的温度相同，取值在80℃～260℃之间；设置加热送气管蒸汽压力为加热回气管回气压力的1.1～1.5倍；

通过分层沉降观测标(6)的准标(61)和不同深度上埋设的分层沉降观测标(6)确定不同深度处场地的竖向沉降量V_i^m，V_i^m的计算公式(1)为：

式(1)中，V_i^m为i点在m时刻的竖向沉降量；为i点在m时刻j深度处的观测高度；为i点在m时刻k深度处的观测高度；为i点在开始时刻j深度处的观测高度；为i点在开始时刻k深度处的观测高度；

i点在m时刻变形后的场地干密度可通过公式(2)计算，公式(2)为：

式(2)中，为i点在m时刻的干密度；V_i^m为i点在m时刻的竖向沉降量；ρd0为i点的初始干密度，通过现场取样测试获取；

依据公式(3)、(4)计算i点在m时刻的污染土中的颗粒体积比例和水分体积比例，公式为：

式(3)、(4)中，为i点在m时刻污染土中的颗粒体积比例；ρs为污染土的颗粒密度，在数值上等于污染土的颗粒比重；为i点在m时刻污染土中的水分体积比例；为i点在m时刻用电导率-温度-含水率联合测定器测定的污染土体积含水率；

依据公式(6)联合求解i点在m时刻的污染土中的空气体积比例和污染物体积比例公式为：

式(6)中，为i点在m时刻污染土中的颗粒体积比例；为i点在m时刻污染土中的水分体积比例；为i点在m时刻污染土中的空气体积比例；为i点在m时刻污染土中的污染物体积比例；为i点在m时刻的导电率，取电导率-温度-含水率联合测定器的测定值；R_s为污染土颗粒的导电率，依据污染土的矿物组成采用体积加权平均方法计算；R_w为污染土中水的导电率，依据水的导电率取值；R_a为污染土中空气的导电率；R_p为污染土中污染物的导电率；

通过公式、(6)确定的污染物体积比例可计算不同时刻下污染土中污染物的排出量，当污染物的排出量大于85％时，关闭热蒸驱替管(4)温度控制功能，并通过加热吹气管向场地注入湿润水汽直至电导率-温度-含水率联合测定器确定的场地含水率达到目标含水率时停止，静止24h以上待场地土软化；

通过控制与采集系统(7)将所有热蒸驱替管(4)设置为加热回气管，并设置加热回气管回气压力，同时设置密封膜(1)抽真空气孔(10)的抽气压力，即开始对场地施加真空固结压力；

观测施加真空固结压力过程中场地的沉降量和干密度，待场地干密度达到设计干密度时停机。