CN112695729B - 一种真空处理工期设计工期预计方法 - Google Patents

一种真空处理工期设计工期预计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种真空预压处理工期预计模拟试验方法包括:在潮滩处,将海床沉积物疏浚成围堰进行填海;疏浚作业结束后,工地停工至完全沉积;取浆土样品进行实验室测试;先进行室内试验测试参数,然后有限元模型进行模拟,最后实际案例部分再写实际工程结果和模拟结果相吻合。较大塑料排水板间距的地基沉降和孔隙水压力耗散的最终稳定值均小于较小间距的地基沉降和孔隙水压力耗散的最终稳定值。

Description

一种真空处理工期设计工期预计方法
技术领域
本发明涉及吹填土真空处理领域,特别是涉及一种真空处理工期设计工期预计方法。
背景技术
随着沿海城市的快速发展,对土地的需求持续增加。疏浚淤浆复垦土地是解决土地资源短缺的有效途径。“人造”地面必须经过改良才能用作建筑场地,因为泥浆是细颗粒和大量水的混合物,因此强度极低。真空预压是工业上常用的一种软基处理方法,它通过在土体中安装预制垂直排水沟,并将其与真空泵连接。然而,疏浚淤泥真空处理的改进效果不佳的报道屡见不鲜。据报道,即使在设计处理期的早期或中期,沉降,孔隙水压力消散和产水量也被显著延缓。这种现象一般归因于塑料排水板周围的阻塞区。堵塞带的形成过程一般是由土壤颗粒在渗流力的驱动下向塑料排水板膜方向移动而初始化的,随后是颗粒随着一些进入其中的颗粒在膜表面堆积。堆积的颗粒在塑料排水板周围形成致密区。该区域具有非常低的渗透性,因为颗粒被真空梯度填充,这与由重力沉降形成的自然土壤相反。据估计,真空梯度大约是重力的10倍。为了解决堵塞问题,一些工程措施包括石灰处理,空气加压,分级真空加载以及膜孔径和塑料排水板间距的优化已经在文献中被提出和评估。
关于真空预压间距对真空预压效果的影响,现有研究将真空预压间距的减小与软土地基的加固效果相关联。通过实验室试验,证明了排水板间距越大,固结速率越慢。现有研究提出了多层地基轴对称固结的解析解。计算结果表明,塑料排水板间距越近,固结速率越快。现有研究发现,如果在计算中考虑土壤扰动,通过减小塑料排水板间距得到的固结速率的估计增加幅度并不比安装塑料排水板引起的土壤扰动的实际增加幅度大多少。
以上文献主要集中在自然沉积土的处理效果上。一般认为塑料排水板间距仅受固结速率控制,这意味着在处理时间足够长的情况下,较大塑料排水板间距的处理效果最终将与较小间距的处理效果相同。然而,对于真空预压处理的吹填土浆地基,由于其固有的堵塞现象,这可能是不正确的。试验结果表明,与近间距情况相比,大间距情况下的固结速率,最终沉降量和压浆耗散量均较小,这一点将在正文中得到进一步的说明。在实际工程中,大间距情况下的压浆耗散量比大间距情况下的压浆耗散量更小,也比大间距情况下的压浆耗散量更小。
如何根据调整塑料排水板间距来提高吹填土真空处理的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够提高吹填土真空处理的效果的真空处理工期设计工期预计方法。
为实现上述目的,本发明提供了为方案:
一种真空处理工期设计工期预计方法,所述预计方法包括:
在潮滩处,将海床沉积物疏浚成围堰进行填海;
疏浚作业结束后,工地停工至完全沉积;
取浆土样品进行实验室测试;
塑料排水板插入地下7m,穿透吹填土浆,塑料排水板以方格排列,间距700mm,塑料排水板带的截面尺寸为宽度100mm×厚度4mm,设计真空压力为85kPa,处理周期为120d;
试验区域包括:第一区域T1,第二区域T2,第三区域T3;T3的塑料排水板间距为700mm,T2和T1分别设置了800和900mm的塑料排水板间距,三个基础的塑料排水板具有相同的埋深和相同的布置型式,三个试验基础共用相同的土工膜和真空泵;
采用沉降板,孔隙水压力传感器和分层沉降管对治理过程中的地表沉降,孔隙水压力耗散和分层沉降进行监测;
获得监测结果,根据监测结果获得塑料排水板对吹填土真空处理的影响结果。
可选的,所述采用沉降板,孔隙水压力传感器和分层沉降管对治理过程中的地表沉降,孔隙水压力耗散和分层沉降进行监测具体包括:
每个基础设置两组监测点,一个在几何中心,另一个在右下角;
每组沉降板和分层沉降管相对于工务工程监测点水平和垂直移动3m;
三类监测点均在方格网中心位置;
对于孔隙水压力监测点,有三个孔隙水压力换能器,分别位于地表以下1m,4m和7m处;
对于分层沉降,将三个磁环滑入沉降管上,分别到达-1m,-3m和-5m处的初始位置。
可选的,所述获得监测结果,根据监测结果获得塑料排水板对吹填土真空
处理的影响结果具体包括:
地表沉降:真空压力作用后,沉降迅速发展,在t=87d附近的三条沉降曲线在它们最终变得稳定之前都观察到反弹,在反弹前一段时间内,T2的结算速率大于T1,T3的结算速率依次大于T2;
由于T1的塑料排水板间距最大,观测结果在预期范围内。当能量恢复时,回弹量很快就被真空压力下的土壤再压缩所补偿;
T2和T3的沉降曲线相互接近;而T1的沉降量明显较小;
三个试验基础的沉降速率相近,在最近32天内沉降速率均小于3mm/d;沉降量已达到最终稳定值;
T1的最终沉降量比T2和T3小8.93cm,增大塑料排水板间距影响沉降速率,和最终沉降量
孔隙水压力:三种试验基础对孔隙水压力耗散的比较,不同深度的初始孔隙水压力值比相应的静水压力高10~20kPa;
当施加真空压力时,孔隙水压力稳定地消散,随着埋深的增加,孔隙水压力的耗散量普遍减小,增大塑料排水板间距会增加沿塑料排水板深度的真空衰减,吹填土浆的最终孔隙水压力耗散将会减少;
分层沉降:三种试验基础的分层沉降比较,随着深度的增加,最终沉降值明显减小;
在较大的塑料排水板间距的情况下,真空衰减更严重。
可选的,所述处理方法还包括:水板的真空压力衰减;
沿塑料排水板的真空压力衰减;
堵塞区的形成;
浆土的压缩性和渗透性;
有限元模型。
可选的,所述沿塑料排水板的真空压力衰减具体包括:
将孔隙水压力耗散转换为真空度的公式:
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure DEST_PATH_IMAGE002
式中P为塑料排水板真空压力的绝对值;Pw为孔隙水压力耗散;P0为1ATM; 是水的单位体积重量;是地面沉降加筋土层;L0为初始水位到地面的距离;另外,0m处孔隙 压力为-85kPa;
ΔS采用了真空压力沿塑料排水板深度线性分布的假设。
可选的,所述浆土的压缩性和渗透性具体包括:
采用对数函数描述渗透率相对于空隙率的非线性变化,
Figure DEST_PATH_IMAGE003
式中k为土壤渗透率;Ck为渗透性指标;ei为初始空隙率;Ki为初始渗透率。对于堵塞带内的土壤,ei=eC0,ki=kc0;而对于外界土壤,ei=e0,ki=k0;采用多孔弹性模型,用对数函数的形式描述了空隙率随有效压力p的变化
Figure DEST_PATH_IMAGE004
Δe式中为土体孔隙比的变化=e0-e100;M为对数体积模量;p0为初始平均应力。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:本发明公开了一种吹填土真空处理方法,根据调整塑料排水板间距来提高吹填土真空处理的效果,(1)除固结速率外,较大塑料排水板间距的地基沉降和孔隙水压力耗散的最终稳定值均小于较小间距的地基沉降和孔隙水压力耗散的最终稳定值。
(2)上述观察结果可归因于吹填土浆真空塑料排水板处理所固有的堵塞现象直接导致的渗流受阻和真空压力衰减增大。
(3)根据有效应力原理,真空固结过程中孔隙水压力消散越小,土体强度增益越小。因此,通过对砂浆地基真空处理的研究,建议在确定真空处理间距时应充分考虑所需的固结速率,更重要的是考虑所能消散的孔隙水压力的绝对值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1数值解与实测数据对比:(a)地表沉降;(b)不同深度的分层沉降;(c)不同深度6的孔隙水压力;
图2不同模型下的地表沉降;
图3不同模型的孔隙压力。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种能够提高吹填土真空处理的效果的真空处理工期设计工期预计方法。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
监测点位布设
为了评价治理效果,分别采用沉降板,孔隙水压力传感器和分层沉降管对治理过程中的地表沉降,孔隙水压力耗散和分层沉降进行监测。看到每个基础设置两组监测点。一个在几何中心;另一个在右下角。每组沉降板和分层沉降管相对于工务工程监测点水平和垂直移动3m,三类监测点均在方格网中心位置。
对于孔隙水压力监测点,有三个孔隙水压力传感器,分别位于地表以下1m,4m和7m处。对于分层沉降,将三个磁环滑入沉降管上,分别到达-1m,-3m和-5m处的初始位置。由于土层沉降随土层沉降而变化,因此土层沉降量可以根据土层沉降量在处理期间的实时位置来确定。
测试结果及讨论
设计文件要求真空预压在满足以下条件时可以终止:(1)处理时间达到120天;(2)平均固结度大于65%;(3)连续10天地表沉降速率小于3毫米/天。在我们的测试中,处理时间拉长至180天,以确保三个测试基础达到最终稳定状态。
由于每个测试基础有两组监控点,因此对来自它们的值进行平均,以便在下面的下文中执行比较。
地表沉降
T1,T2和T3的地表沉降比较,真空压力作用后,沉降迅速发展。然而,在t=87d附近的三条沉降曲线在它们最终变得稳定之前都观察到反弹。回弹是由于断电造成真空压力的损失而发生的。
在反弹前一段时间内,T2的结算速率大于T1,T3的结算速率依次大于T2。由于T1的塑料排水板间距最大,观测结果在预期范围内。当能量恢复时,回弹量很快就被真空压力下的土壤再压缩所补偿。此后,T2和T3的沉降曲线相互接近;而T1的沉降量明显较小。三个试验基础的沉降速率相近,更重要的是在最近32天内沉降速率均小于3mm/day。观测表明,它们的沉降量已达到最终稳定值。注意到T1的最终沉降量比T2和T3小约8.93cm。比较表明,增大塑料排水板间距不仅影响沉降速率,而且影响最终沉降量。
孔隙水压力:三种试验基础对孔隙水压力耗散的比较不同深度的初始孔隙水压力值比相应的静水压力高10~20kPa。例如,在t=0时,在T2的-1m处从换能器获得的孔隙水压力读数为17kPa,这比静水压力10kPa高7kPa。这一观察表明水被限制在疏浚的泥浆中,因此暗示泥浆颗粒可能处于悬浮状态。在自然条件下,由于排水只能通过顶面进行,因此过量的压力会非常缓慢地消散。然而,安装塑料排水板后,排水变得容易。从即使在不施加真空压力的情况下,不同深度的孔隙水压力在最初的27天内也会消散2~10kPa。
当施加真空压力时,孔隙水压力稳定地消散。表2真空预压期间的最终孔隙水压力耗散,比较了三种试验基础在真空预压期间的最终孔隙水压力耗散。结果表明,随着埋深的增加,孔隙水压力的耗散量普遍减小。由于井阻效应,真空压力沿塑料排水板深度衰减,这是在预期范围内的。而且,T3的孔隙水压力耗散与T2的孔隙水压力耗散接近。在-1m,-4m和-7m处,它们分别比T1的孔隙水压力耗散高4.94kPa,6.77kPa和3.71kPa。实验结果表明,增大塑料排水板间距会增加沿塑料排水板深度的真空衰减。因此,吹填土浆的最终孔隙水压力耗散将会减少。
表2
Figure DEST_PATH_IMAGE005
分层沉降
对三种试验基础的分层沉降进行了比较。在处理过程中层状沉降的发展与中所示的地表沉降发展大体相似三个试验基础在不同深度的最终沉降汇总见表3层状沉降和压缩。结果表明,随着深度的增加,最终沉降值明显减小,证明了沿塑料排水板深度的真空衰减的存在。
表3
Figure DEST_PATH_IMAGE006
试验结果讨论
提出了一系列用塑料排水板处理软土固结问题的解析解。通过一个无量纲参数N=D/D将塑料排水板间距引入解中,其中D和D分别为土柱和塑料排水板截面的等效直径。注意,D取决于塑料排水板间距l和塑料排水板网格图案,例如,对于正方形网格,D=1.13l。当不考虑井阻和涂抹效应时,平均固结度和平均固结速率的Hansbo解析解为
Figure DEST_PATH_IMAGE007
Figure DEST_PATH_IMAGE008
;ch为固结系数,t为时间。从第二个 方程中可以清楚地看出,当塑料排水板间距增大时,固结速率将减小。然而,从第一等式可 以看出,与不同塑料排水板间距相关联的平均固结度最终应该是相同的,给定处理时间足 够长,即在。当考虑到井阻和涂抹效应时,上述观察结果仍然适用。实际上,只有方程右边项 的分母。(1)需要改为,其中和微A是考虑涂抹效应和井阻效应的附加参数。
数值模拟
从以上对试验结果的讨论中可以了解到,为了合理地再现真空固结过程,数值模型中应包含两个主导因素:(1)真空沿塑料排水板深度的衰减;(2)堵塞带的几何形状,压缩性和渗透性特征。前者确定了浆料在不同深度处可耗散的孔隙水压力的上限。而后者则告诉我们达到这个极限的速度有多快。
沿塑料排水板的真空压力衰减
现有的现场试验已经表明,通过塑料排水板施加真空时,真空压力可能会随着深度而降低表示,真空压力沿排水沟长度的分布取决于密封性和排水沟周围土壤的类型。据报道,塑料排水板的衰减率一般为10~11千帕/米。提出了将孔隙水压力耗散转换为真空度的公式:
Figure DEST_PATH_IMAGE009
Figure 427273DEST_PATH_IMAGE002
式中P为塑料排水板真空压力的绝对值;Pw为孔隙水压力耗散;P0为1ATM; 是水的单位体积重量;是地面沉降加筋土层;L0为初始水位到地面的距离;另外,0m处孔隙 压力为-85kPa。
堵塞区的形成
通过一系列室内试验研究了疏浚淤泥真空处理过程中淤积区的时空变化规律。试验涉及一个装有吹填土浆的钢桶和一个沿桶轴线埋设的塑料排水板。真空压力通过一个水分分离器和一个连接到塑料排水板的管来施加。分离器收集排出的水,通过它确定排出率。
当堵塞区已经形成时,试验暂停,以便可以在距其轴线不同的径向距离处从桶中提取土壤样品。样品用于室内渗透性和含水量测试,含水量(w)和渗透率(k)以无量纲形式分别表示为w/wL和k0/k,其中wL为液限,k0为初始渗透率(相应的e0为初始空隙率)。结果表明,w随距离塑料排水板的径向距离增大而增大。在径向距离7cm范围内,土壤含水量明显下降(W/WL从1.41下降到0.69),表明孔隙比显著降低,在此范围内形成致密土层(即孔隙比减小的堵塞区)。而且,从渗透率曲线看出,堵塞区的渗透率(kc0)约为k0的1/300。含水量和渗透性的下降表明形成了一个半径约为7厘米的堵塞带(即一个圆柱体状的致密土层,塑料排水板沿其轴线)。
由于堵塞区形成所需的时间间隔(0~5760min)与处理周期(例如120d)相比相当短,因此堵塞区本身的形成过程不是重点,因此在后面的数值研究中不会再现。相反,对于下面的有限元模型,假设预先存在半径为7cm的堵塞区和降低的渗透率(即,kC0=k0/300)。
浆土的压缩性和渗透性
固结过程中,堵塞区内外土体的压缩性和渗透性都会发生变化。采用对数函数描述渗透率相对于空隙率的非线性变化,
Figure DEST_PATH_IMAGE010
式中k为土壤渗透率;Ck为渗透性指标;ei为初始空隙率;ki为初始渗透率。对于堵塞带内的土壤,ei=eC0,ki=kC0;而对于外界土壤,ei=e0,ki=k0。采用多孔弹性模型,用对数函数的形式描述了空隙率随有效压力p的变化,
Figure DEST_PATH_IMAGE011
Δe式中为土体孔隙比的变化=e0-e100;M为对数体积模量;p0为初始平均应力。
有限元模型
(W+T)/4田间塑料排水板的排列模式可视为由土壤圆柱体和沿其轴线嵌入的塑料排水板组成的单位单元的重复。建立了三种不同圆筒半径的有限元模型来模拟真空预压的处理效果。采用正方形网格进行塑料排水板布置时,圆柱体半径re取决于塑料排水板间距l,re=0.569l。模型中没有明确包含塑料排水板。取而代之的是,它在功能上被半径为Rw的中空圆柱体所取代。带状塑料排水板的等效半径rw可以通过rw=计算,其中W和T分别是塑料排水板截面的宽度和厚度。三种有限元模型的几何尺寸汇总见表4有限元模型的尺寸。
表4
Figure DEST_PATH_IMAGE012
采用轴对称二维网格对土体进行离散。底部边界受到限制,不得有任何移动。限制右侧边界的水平移动,并对左侧边界施加轴对称边界条件。顶部,底部和外围边界被设置为不可渗透的。
围绕塑料排水板的圆柱形体积被指定为堵塞区,其半径被设置为7cm。表5材料特性总结了堵塞区内外土壤的本构参数。
表5
Figure DEST_PATH_IMAGE013
结果和讨论
将模拟结果与试验数据进行了处理效果(包括地表沉降,层状沉降和工字钢发展)的比较。图1为保存页面,仅对测试基础T2进行比较。看到无论是地表沉降,孔隙压力和分层沉降的模型模拟的发展趋势还是最终结果都与现场试验提供的数据相吻合。上述比较验证了所开发的有限元模拟。
为了保证处理效果的充分发挥,数值模拟中将处理时间延长到360d。这是一种只在数值模拟中实现的情况,因为在实际实践中,财政预算和紧张的时间安排将禁止处理时间加倍(即从180d到360d)。图2,人们注意到,在头45天内,三个地基的沉降发展很快。此后,T3的沉降开始减慢,而T1和T2的沉降曲线相互接近。结果表明,真空预压360d后,地表沉降T3最小,为601.29mm;T2的地表沉降量与T1接近,分别为701.82mm和730.97mm。很明显,即使处理时间增加一倍,与较大的塑料排水板间距(即900mm)相关的基础沉降将比那些较小的塑料排水板间距(即700mm和800mm)小得多。
三种试验基础对孔隙水压力耗散的比较见图3注意到,当施加真空压力时,孔隙水压力迅速消散。但随着时间的增加,孔隙水压力耗散的速率在减小。现场试验发现,随着埋深的增加,孔隙水压力的耗散量普遍减小。同样,即使处理时间增加了一倍,与较大塑料排水板间距(即900mm)相关的基础的孔隙水压力耗散也会小于较小塑料排水板间距(即700mm和800mm)的基础的孔隙水压力耗散。
5.结论
本文对某疏浚淤泥地基进行了三种塑料排水板间距真空处理效果的现场试验。通过对沉降量和孔隙水压力消散量的比较,说明塑料排水板间距对处理效果的影响。针对现场试验中的三种塑料排水板间距,建立了三种有限元模型,再现了吹填土浆的真空固结过程。在考虑了真空压力衰减效应和堵塞区的几何/水力特性后,模拟的地表沉降,层状沉降和孔隙水压力消散结果与试验结果基本吻合。通过对试验结果和模拟结果的分析,得出以下结论:
(1)除固结速率外,较大塑料排水板间距的地基沉降和孔隙水压力耗散的最终稳定值均小于较小间距的地基沉降和孔隙水压力耗散的最终稳定值。
(2)上述观察结果可归因于吹填土浆真空塑料排水板处理所固有的堵塞现象直接导致的渗流受阻和真空压力衰减增大。
(3)根据有效应力原理,真空固结过程中孔隙水压力消散越小,土体强度增益越小。因此,通过对砂浆地基真空处理的研究,建议在确定真空处理间距时应充分考虑所需的固结速率,更重要的是考虑所能消散的孔隙水压力的绝对值。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种真空处理工期设计工期预计方法,其特征在于,所述预计方法包括:
在潮摊处,将海床沉积物疏浚成围堰进行填海;
疏浚作业结束后,工地停工至完全沉积;
取浆土样品进行实验室测试;
塑料排水板插入地下7m,穿透吹填土浆,塑料排水板以方格排列,间距700mm,塑料排水板带的截面尺寸为宽度100mm×厚度4mm,设计真空压力为85kPa,处理周期为120d;
试验区域包括:第一区域T1,第二区域T2,第三区域T3;T3的塑料排水板间距为700mm,T2和T1分别设置了800和900mm的塑料排水板间距,三个基础的塑料排水板具有相同的埋深和相同的布置型式,三个试验基础共用相同的土工膜和真空泵;
采用沉降板,孔隙水压力传感器和分层沉降管对治理过程中的地表沉降,孔隙水压力耗散和分层沉降进行监测;
获得监测结果,根据监测结果获得塑料排水板对吹填土真空处理的影响结果;
吹填土真空处理方法还包括:
沿塑料排水板的真空压力衰减;
堵塞区的形成;
浆土的压缩性和渗透性;
有限元模型;
工期预计的数值模拟计算方法包括:
沿塑料排水板的真空压力衰减;将孔隙水压力耗散转换为真空度的公式:
Figure 448193DEST_PATH_IMAGE001
式中P为塑料排水板真空压力的绝对值;Pw为孔隙水压力耗散;P0为1ATM;是水的单位体积重量;是地面沉降加筋土层;L0为初始水位到地面的距离;另外,0m处孔隙压力为-85kPa;
ΔS采用了真空压力沿塑料排水板深度线性分布的假设;
浆土的压缩性和渗透性;采用对数函数描述渗透率相对于空隙率的非线性变化:
Figure 568596DEST_PATH_IMAGE002
式中k为土壤渗透率;Ck为渗透性指标;ei为初始空隙率;ki为初始渗透率;对于堵塞带内的土壤,ei=eC0,ki=kC0;而对于外界土壤,ei=e0,ki=k0;采用多孔弹性模型,用对数函数的形式描述了空隙率随有效压力p的变化:
Figure 817174DEST_PATH_IMAGE003
Δe式中为土体孔隙比的变化=e0-e100;M为对数体积模量;p0为初始平均应力。
2.根据权利要求1所述的真空处理工期设计工期预计方法,其特征在于,所述采用沉降板,孔隙水压力传感器和分层沉降管对治理过程中的地表沉降,孔隙水压力耗散和分层沉降进行监测具体包括:
每个基础设置两组监测点,一个在几何中心,另一个在右下角;
每组沉降板和分层沉降管相对于工务工程监测点水平和垂直移动3m;
三类监测点均在方格网中心位置;
对于孔隙水压力监测点,有三个孔隙水压力换能器,分别位于地表以下1m,4m和7m处;
对于分层沉降,将三个磁环滑入沉降管上,分别到达-1m,-3m和-5m处的初始位置。
3.根据权利要求1所述的真空处理工期设计工期预计方法,其特征在于,所述获得监测结果,根据监测结果获得塑料排水板对吹填土真空处理的影响结果具体包括:
地表沉降:真空压力作用后,沉降迅速发展,在t=87d附近的三条沉降曲线在它们最终变得稳定之前都观察到反弹,在反弹前一段时间内,T2的结算速率依次大于T1,T3的结算速率依次大于T2;
由于T1的塑料排水板间距最大,观测结果在预期范围内;当能量恢复时,回弹量很快就被真空压力下的土壤再压缩所补偿;
T2和T3的沉降曲线相互接近;而T1的沉降量明显较小;
三个试验基础的沉降速率相近,在最近32天内沉降速率均小于3mm/d;沉降量已达到最终稳定值;
T1的最终沉降量比T2和T3小8.93cm,增大塑料排水板间距影响沉降速率,和最终沉降量
孔隙水压力:三种试验基础对孔隙水压力耗散的比较,不同深度的初始孔隙水压力值比相应的静水压力高10~20kPa;
当施加真空压力时,孔隙水压力稳定地消散,随着埋深的增加,孔隙水压力的耗散量普遍减小,增大塑料排水板间距会增加沿塑料排水板深度的真空衰减,吹填土浆的最终孔隙水压力耗散将会减少;
分层沉降:三种试验基础的分层沉降比较,随着深度的增加,最终沉降值明显减小;
在较大的塑料排水板间距的情况下,真空衰减更严重。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05302330A (ja) * 1992-04-27 1993-11-16 Maeda Corp 既設建物背面の埋め戻し方法
CN104790442A (zh) * 2015-05-05 2015-07-22 温州大学 真空预压法处理软土地基的大型模型试验测试装置及其试验测试的方法
CN109145473A (zh) * 2018-08-31 2019-01-04 华中科技大学 一种竖向排水板固结饱和软土的沉降过程预测方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05302330A (ja) * 1992-04-27 1993-11-16 Maeda Corp 既設建物背面の埋め戻し方法
CN104790442A (zh) * 2015-05-05 2015-07-22 温州大学 真空预压法处理软土地基的大型模型试验测试装置及其试验测试的方法
CN109145473A (zh) * 2018-08-31 2019-01-04 华中科技大学 一种竖向排水板固结饱和软土的沉降过程预测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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沿海滩涂回填区地基真空预压加固的原观资料分析;刘克萍;《浙江水利水电专科学校学报》;20100615(第02期);全文 *

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