复式真空预压加固技术离心机模型试验的实现(初稿1).doc

第10期周杰，等. 复式真空预压加固技术离心机模型试验的实现9复式真空预压加固技术离心机模型试验及现场试验的实现周 杰1，刘飞禹1摘要：真空预压在工程中的应用愈来愈多，但在工程中存在排水板於堵、后期抽水效率下降、深层加固效果差强人意等等问题。因此展开了大量的室内试验，由于模型试验尺寸过小测得的数据与现场实际数据相差较大，并不能准确反映现场实情。因此近几年开展了真空预压离线模型试验，试验数据表明试验可基本模拟现场试验，得到较为准确的数据，但同时也存在边界沉降难测定、真空荷载施加过程难模拟等问题。本文对复式真空预压加固技术离心机模型试验的实现进行了探讨，并对目前国内外现场试验的进展进行了归纳和总结。关键词：离心模型试验；真空预压；絮凝剂；中图分类号：TU43 文献标识码：A 文章编号：10004548(2013)10180709作者简介：刘飞禹(1976)，男，博士，2000 年毕业于中南大学地质工程专业，现任副教授，主要从事加筋土及土动力学方面的教学与研究工作。E-mail：The centrifuge model testof Vacuum preloading technology Zhou Jie1, Liu Feiyu1Abstract: The technology of vacuum preloading is applied in engineering more and more frequently, but there are plenty problems, such as clogging of drainage board ,thedrop of pumping efficiency in late stage, pore efficiency in deep strengthening.Therefore a large number of laboratory testsare launched, due to the small size of the model test data we can not get the data accuracy enough So in recent years some scholars carried out the centrifuge model test of vacuum preloading, test data shows that can be basically simulated field tests to obtain more accurate data, but there are also have some problems as the difficult determination of the boundary settlement, and vacuum load simulation application process. In this paper, to achieve the centrifuge model test of vacuum preloading technology were discussed, and the progress of the current test are conducted and summarized.Keywords: centrifuge model test; vacuum preloading; flocculant;1 离心模型试验1.1 历史与发展由于土工理论与计算的发展,常常需要检验这些理论和计算的可靠性,最有效的检验方法是对建筑物和地基的原体性状进行实地观测,或用足尺模型进行试验观测,然后与理论计算结果比较.但是原体观测或足尺模型试验都耗费很多费用和时间,对于大多数工程来说,往往是难以实现的1。因此在许多土工试验中，常常用小比例尺物理模型重现某一事件来推断原型中可能存在和发生的现象2，揭示和分析现象的本质和机理，如:岩土工程中的三轴压力室。以上各种试验都是通过模型试验得出结果，然后反推原型的状态。原型和模型的相似性通过相似律来关联。土体的变形与强度都决定于有效自重应力,常规小比例尺模型由于其自重产生的应力远低于原型，以及原型材料明显的非线性，因而不能再现原型的特性。解决这一问题的唯一途径是提高模型的自重，使之与原型等效。为提高模型的自重应力水平，增大材料自重的最简便的方法就是使用离心机。由于惯性力与重力绝对等效，且高加速度不会改变材料的性质，因此模型与原型的应力应变相等、变形相似、破坏机理相同，能再现原型特性3。离心模拟技术的发展最早可以追溯到1869年，法国工程师Phillips根据弹性体的平衡微分方程,推导了满足原型和模型之间相同性状的相似关系,并认为当重力是主要因素时,可以用离心机中的重力场来模拟原型性状，应用于桥梁设计。由于当时条件所限,这一设想未能实现。20世纪30年代,离心模型试验的概念在美国和前苏联又重新提出并开展了试验工作,用离心机对采矿工程和土坡稳定的一系列问题进行了研究。60年代末开始,土工离心模拟技术进入了一个新的发展时代,日本和英国首先开展了这方面的工作,用土工离心机对许多土工课题和土工工程问题进行了广泛的试验研究。80年代以后,土工离心模型试验又有进一步发展,法国、荷兰、德国等国家相继建立了土工离心模拟试验室,发展大型离心机,提高离心机的容量,研究范围也日益扩大,并取得了许多有益的成果45678。在中国，虽然早在20世纪50年代末，长江科学院就曾考虑将离心模拟应用到结构工程研究中，但一直未能如愿。直到1982年由南京水利科学研究院采用小型离心机和1983年由长江科学院研制成我国第1台大型离心机，才开始了我国土工离心机的历史。90年代前后，中国水利水电科学研究院和南京水利科学研究院才相继建成新的大型离心机。目前，国内已经拥有20台离心机，这些离心机的容量在50500g/t不等。近年，中国水利水电科学研究院正在建造竖向和水平向双向振动台并筹备建巨型离心机;浙江大学除建成新离心机外，还建成性能良好的大型单向振动台，正在进行许多试验的研究;长江科学院在我国第1台大型离心机基础上更新了性能更好的离心机;长沙理工大学也建立了土工离心机实验室;香港科技大学土工离心机实验室于2001年正式开始运行，拥有容量为400g/t的世界先进的离心机之一，并且装备有世界首台双向液压振动台和先进的四轴机器人，以及拥有世界领先的数据采集和控制系统;近年研制的成都理工大学500g/t的大型离心机更标志着我国的离心机技术已进入到一个新的阶段9101112。1.2 原理土是一种非线性变形材料,它的性状受应力水平的影响。当对土工构筑物进行物理模拟时,首要条件是保证模型的应力水平与原型相同。利用高速旋转的离心机,在模型上施加超过重力n倍的离心惯性力,补偿模型因缩尺1/n所造成的自重应力的损失,达到与原型相同的应力水平,这样就可以在模型中再现原状土工构筑物的性状。土工离心模型试验是将土工模型置于高速旋转的离心机中，让模型承受大于重力加速度的离心加速度的作用，补偿因模型缩尺带来的土工构筑物自重的损失。它比通常在静力（重力加速度）条件下的物理模拟更接近于实际,其目的是使模型与原型相应点土体的力学性态相同,即m=p(1)而m=m*am*hm(2)p=p*g*hp(3)式中 -应力；-土的密度；a-加速度；g-重力加速度；h-土层厚度；脚标m表示模型,P表示原型。由于模型率n=原型尺寸/模型尺寸，即hp/hm=n(4)则有 am=n*g(5)式(5)表明,欲使模型达到原型自重应力水平,只要将模型置于n倍重力加速度的离心力场中即可。上述的离心模型的基本原理在理论上有两个基本假设:(1)把土当作连续介质来处理,这要求模型各部分的几何尺寸比土料径大一定的倍数,这在实际上常常是能够满足的,必要时可用实验证明,(2)土的特性不受加速度变化的影响,这一点一般也是成立的。Fuglsang和Ovesen(1988)根据土工离心模型试验的需要,已总结了若干工程问题中常见参数的比尺关系,见表1。根据近代相对论的原理,重力与惯性力是等效的,而土的性质又不因加速度的变化而改变,因此,离心模拟技术对于以重力为主要荷载的土工构筑物来说就特别有效1314。表1离心模型试验中的比尺因素15物理量相似比物理量相似比位移沉降n渗透系数n应力、应变1弹性模量1面积n2阻尼系数n2体积n3泊松比1力n2剪切模量1质量n3饱和度1密度1颗粒尺寸1面压力、粘着力1流量n2摩擦系数1固结、消散n2孔隙比1蠕变、粘滞流11.3 离心模拟试验基本方法离心模拟是通过模型试验实现的,试验可分为两类16:直接模拟己建或拟建工程,将试验观测资料用模型率来预估原型的反应,其结果可直接用于工程设计,此时,用较大离心机使结果更为精确;在仿真的原位应力场中模拟土体及结构物,以便揭示其未知性态,如破坏机理,或收集土体及结构物的性态资料。模型试验的基本方法为:(l)用原型材料制成比原型缩小n倍的模型;(2)将模型放在与重力场相似的离心力场中,但其加速度为重力加速度的n倍,因此,模型材料的体重也增大了n倍。(3)模型在离心力场中与原型在重力场中的应力状态及应变、速度等值是一致的,因此,使体积庞大的岩土工程发生的现象与过程的物理特性能在室内模型中进行研究,从而可获得原型的定量资料。1.4 模型制备在离心模型试验中由于要保证模型和原型的相似性而尽量采用原型材料制作模型,但在试验中经常要碰到的薄板、薄壁等小尺寸的建筑物构件如防渗墙、板桩、面板堆石坝中的混凝土面板、土工织物等进行模拟。由于模型尺寸的限制,并不能保证和原型所有的参数都相似,于是就涉及到最优模拟参数的选取问题。在实际应用中必须针对所研究的问题,根据主要力学现象,抓住关键性变量,放松不重要变量,并对那些未满足的相似条件会带来什么误差做出相应的分析。离心模型试验在地基土的模拟中,为充分考虑土的结构性及土的应力历史对土应力应变性状的影响,可以从现场取原状土样制模进行试验。它可以一定程度地考虑地基土实际的物理力学性质,但小尺寸的原状试样往往并不能代表整个地基剖面的情况,而且原状样中存在的诸如结构、裂隙、夹层等宏观组构在模型中也不能按相应的几何尺寸缩小、与实际的地层分布仍有较大的差异。用重塑土在高速旋转的离心机制备土样,可以比较好的模拟土的欠固结、正常固结及超固结状态,试验成果也有较好的可比性,但模拟土的结构性及固化脱结效应仍是当前的一大技术难题,其中通过提高固结的温度制备结构性土是其思路之一。1.5 施工过程模拟施工过程的模拟是提高离心模型试验准确性的关键技术,也是预测施工安全的重要措施之一。在离心模型试验中如土石坝的分层填筑过程、不同工作条件(低水位、高水位、水位骤降等)下的坝体性状等,再如基坑开挖、打桩过程、隧洞施工、水下抛填等问题,即在离心机高速运转的条件下进行上述过程的模拟,而不是在开机前或在中途停机情况下进行,目前这方面已经取得较大进展,部分研究成果如利用一套在乳胶囊内的铝筒模拟隧洞的衬砌,用乳胶囊内的气压力变化模拟隧洞施工过程中洞壁的支护力、利用机载机器人在离心机运转过程中将模型桩插入砂中模拟入桩过程,模拟基坑开挖等已经在具体试验中得到了应用,并取得了良好的试验成果。但这些设备大都仅能在低g值情况下运行,而且这些设备在使用过程中如何控制其施工精度,最大限度地接近原型的施工过程,而且在施工过程中如何减小和分析科氏加速度的影响,仍是目前有待解决的问题。1.6 离线模型试验量测设备及手段由于离心模型试验的特殊工作条件,使所有的试验数据的采集和模型的观测只能通过量测仪器进行,所以量测仪器一直是离心模型试验的重中之重。早期人们为了研究土及其结构物的工程性质研制出了如孔隙水压力计、土压力计、位移传感器、加速度传感器等设备,后来为环境岩土工程研究的需要又开发出了温度传感器、浓度传感器等,近年来激光类、光纤类等高精度、非接触式的量测仪器以及为特定的试验目的而研制的专用传感器逐渐应用到离心模型试验中来。随着当代电子技术的飞速发展,此项技术也逐渐应用到了离心模型试验上来,如利用数字照相技术把试验过程记录为高清晰度的数字图像,然后利用计算机图像处理技术进行分析,可得出相应的位移曲线,扩散曲线等,该方法的精度已能达到毫米级,作为一种非接触式量测技术目前正在被广泛使用。量测仪器的发展除了表现为功能的增强外,还表现为体积和质量的减少,以目前常用的孔隙水压力传感器为例直径仅不到5mm,质量也不过数克,这些都在很大程度上降低了量测仪器对试验结果的影响。1.7 离心模型试验中的数据采集离心模型技术对数据采集系统的要求甚高,该系统的主要功能是从高速旋转的离心机中,准确、及时的采集、传输和记录模型试验的有关数据。其主要由数据采集、滤波、放大、传输和记录几部分组成,其传输方式可分为模拟信号传输和数字信号传输两大类。早期传输方式主要为采用机械接触式滑环的模拟信号传输,这种传输方式虽然较为简单但碳刷接触点的不稳定容易在数据传输中引入噪音,长距离传输误差大,影响了数据的质量。而数字信号传输方式则克服了上述缺点,已成为土工离心模型试验主要的数据采集传输方式,目前国际上主要采用非接触式的光纤滑环,其中也有部分实验室采用基于局域网技术的无线传输方式。在国内,中国水利水电科学研究院在经过充分论证的基础上于2003年完成了对LXJ-4-450大型土工离心机数据采集系统的改造,改造后的系统采用局域网无线传输技术,并经过在察汗乌苏面板堆石坝试验中的应用,取得了良好的试验效果。1.8 国内外最新进展离心模型试验在国内外的发展时间并不长，研究方向大都侧重于大型土工结构稳定性分析及渗流等在通常的重力场下无法还原现场实测结果的足尺试验。采用离心试验不仅可以使模型缩小n倍节省试验经费，最重要的是能在保证试验数据准确的情况下大大缩短试验时间为原来的1/n2倍，所以大大促进了国内外对土体渗流的研究，如东京工业大学的Amatya, B. L.等人17，模拟了在垃圾填埋场桩基础的施工对土内渗流场造成的影响；除此之外Marcelo Gonzlez18等，研究了桩基础由于土体液化对周围土体压缩性影响规律；孟买理工学院的B.V.S. Viswanadham19教授等，模拟了用煤渣作为路堤填料时稳定性和形变的分析；日本京都大学的YasuoSawamura教授等20，对于路堤涵洞的动力响应进行了离心模拟实验和有限元分析；针对英国及欧洲存在的矿井坍塌事故，诺丁汉大学W. Yang教授等人21，用离心实验研究坍塌机理并取得了优异的成果。在国内，暨南大学陈晓平等人22，针对一库岸古滑坡进行了水位骤降条件下失稳机制的离心模型试验，模型的制作考虑了原型边坡的大尺寸和非均质特征,离心试验过程中进行了上下游水位的实时控制,试验后进行了边坡土体物理特性和强度特性的对比试验；清华大学岩土工程研究所的胡红蕊等人23，以黄骅港北防波堤工程为依托,对土工织物加筋软粘土地基及斜坡式防波堤体系的固结过程进行了离心模型试验和有限元数值模拟,通过分析地基土体固结过程中防波堤-加筋垫层-基体系的位移场和应力场的发展及织物拉应力分布和发展,验证离心试验及数值模拟方法的合理性；深圳大学的张敏等人24，通过离心模型试验研究地下水位变化对边坡稳定性的影响,设计和使用了一套地下水模拟控制系统；刘庆舒25，在其硕士论文中采用离心模型试验研究隧道开挖引起的地表固结沉降，并与已有的现场实测数据比较表明离心试验模拟得到的结果与现场实测结果数据基本吻合，证明了离心试验模拟沉降的可行性。2增压、絮凝-真空预压工艺的离心机模型试验分析2.1离心模型模型的布置根据试验的目的不同，各有各的不同。下文简介胡利文在软土地基水下真空预压固结离心模型试验中采用的布置（根据本文试验要求已进行相应修改）26。模型试验采用香港科技大学的岩土离心机。模型的布置见图1和图2。排水板布置具有8D间距分别示于加固区VPN8,D是砂井直径,在模型中为10mm,排水板按正方形布置,置于软土层中。土中的孔隙水采用布置于顶部土工布和底部砂垫层中的开孔管集水排出,开孔管最终联结到真空箱上。增压式真空预压中每四个排水板中间插入一增压管（絮凝-真空预压中没有该管），并最终联结到增压泵上。图1离心模型装置断面（单位：mm）图2 离心模型装置俯视（单位：mm）土模型由3层组成,顶部土工布和底部砂垫层作为排水层。软土层根据试验的不用放置不同的软粘土，对于增压式真空预压放置淤泥流质软粘土，针对絮凝-真空预压放置已加入相应絮凝剂的淤泥流质软粘土,布置于顶部土工布和底部砂垫层之间。为防加固区外的水流人土模型中,土体顶部完全用密封膜覆盖(图1)。测试传感器电缆线穿过出膜密封装置。2.2真空发生器为模拟真空预压,采用真空吸气器在真空箱中产生真空(图1)。真空吸气器是基于“文丘里效应”制造的。真空吸气器可采用电子开关于离心机高速转动时控制其开或关,当电子开关打开时,外部高压空气流经真空吸气器时,经测试将在真空箱中的土工布上产生低于-95kPa(绝对压力6kPa)的真空压力。因真空箱中的气压降低,如果阀门一1打开,土中的水就被吸人真空箱中。2.3 模型制作首先采用100/170LeightonBuzzard标准砂并利用干法铺砂形成底部砂垫层,然后采用硅胶敷于模型箱壁以减小土和模型箱壁的摩擦。利用联通管使底部砂层从下到上饱和排气。土工布与砂垫层之间的软粘土根据试验需要进行相应的配置。随后土模型被放入离心机中,采用50g的离心加速度固结。经过64h的离心固结,根据泰勒的平方根时间法平均固结度达到90%,离心机可以停止。随后,形成的粘土被修平至厚400mm。移去模型箱前窗,在加固区插入排水板。再在透明窗上涂上硅胶,装上模型箱前窗。2.4 测试仪器测试仪器布置见图1和2。在真空箱顶部布置2个真空计(VPT)用以监测箱内真空。1个孔压计(PPT)埋于真空箱底部水中用以测试箱内水压力。14个孔压计置于砂井和勃土中,其位置如图1所示。为测不同位置的沉降,5个线性变位计(LVDT)置于土工布上,其位置见图1和2。试验前后,分别测试土体的含水量和不排水剪切强度,测试点位置在图2中S1-S5下方。2.5 离心固结在离心机中进行两个固结过程,首先是在50g离心加速度情况下进行前期固结,以期获得足够的抗剪强度以便安装测试仪器。在传感器安装好后,模型土再在50g离心加速度下重新固结,此时堆载压力与前期固结压力相同。再固结时间约经24h后,估算加固区的固结度达到95%。2.6 真空应用在重新进行离心固结使软土达到正常固结状态后,真空吸气器在离心机不停的情况下启动。15min后,真空箱内的压力小于-95kPa。联结模型箱和真空箱的阀门一1打开,孔隙水被吸出并存于真空箱中。离心机中真空预压进行大约23h,加固区的平均固结度达到90%以上,终止试验。2.7 增压应用（只应用于增压式真空预压）开启真空吸气器的过程中，根据试验方案适时开启增压泵，待加固区的平均固结度达到90%以上,终止试验。2.8 国内外真空预压离心机模式试验进展目前离心模型试验在国内外岩土界研究方向大都侧重于土工结构稳定性分析及渗流等在通常的重力场下无法还原现场实测结果的足尺试验，真空预压作为一种地基处理技术具有规模大耗时长的特性，在室内试验中模型无法做到足够大得到与现场试验接近的数据，并且现场试验所需要的场地、经费、时间等各方面因素的协调更是可遇不可求。离心模型试验所具有的特性，可以很好的解决真空预压需要场地大、耗时长等问题，但由于目前作为一门新兴技术，国内外在真空预压离心试验上的研究还并未展开，只有寥寥数篇国内学者进行探索的文章，下面简略介绍前人的研究状况。国内的胡利文26等人，采用新发明的真空吸水系统应用于离心机中,土体产生向上渗流并模拟软土地基真空预压，产生水下真空得以模拟软土水下固结行为。分析了孔隙水压力、变形、不排水剪切强度的改变和不同井间距对固结速率的影响；张鹏超27和刘春原28等人，通过离心模型试验的方法，系统研究不同高速公路路基处理方法对试验段公路后期沉降产生的影响，即采用水泥搅拌桩方式和真空堆载联合预压方式处理，并观测湖泊相软土地基加固的工后沉降影响情况，进而以此为基础研究“刑衡高速”衡水段的路基处理方法的选择。由于受到模型箱尺寸的限制，以及模型制作的难度和准确度的影响，该模型无法将整个加固区域进行模拟，所以决定对加固区的一半进行研究，利用对称性得到整个加固区域的沉降情况;高志义29等人，先后进行了真空预压联合堆载加固、真空预压联合井点加固、堆载预压、无砂井真空预压、静水压力影响试验、刚性密封膜真空预压六组离心模型试验。试验得出的数据与现场实测结果对比表明较为吻合，试验数据可靠性大，再次证明离心模型试验能够较真实地模拟出原型的应力、应变关系；中国水利水电科学研究院的侯瑜京30，提出软基处理工程中经常用到的塑料排水板在离心模型试验中难以直接模拟,在试验中可采用模型砂井模拟原型塑料排水插板,使在任一时刻,模型地基与原型地基具有相同的平均固结度；南京水利科学研究院的顾行文31等人，根据西人工岛基础处理 SCP 方案, 开展了离心模型试验。模型对原型地基条件作了适当简化,块石和回填中粗砂层主要控制其干密度与原型一致,其它土层则控制其原位不排水强度与原型一致。模型试验采用高精密的无接触式激光位移传感器测量模型结构表面沉降和侧向位移,采用先进的PIV图像测量技术测量模型剖面位移。试验模拟了基坑开挖后和隧道安放后两种工作状况,试验结果表明限于离心模型试验的模拟能力, 准确预测工后沉降尚需其它更精准的物理模拟手段及分析方法；胡立文32和香港科技大学的Lee, N.L.33教授等人，采用离心试验模拟水下真空预压中沙井的变形机理并根据试验结果修正现有的变形解析解在考虑侧向变形时候的影响，除此之外Lee, N.L.教授根据试验结果推算出在固结度计算中侧向变形的影响系数。3增压、絮凝-真空预压法现场实测研究复式真空预压地基处理工艺（见图3），并进行现场试验。图3 复式真空预压地基处理工艺3.1设备和材料要求（1）抽真空设备射流真空泵三台ZKYQ240-35-7.5型、真空表WKT-00。6、ZYB离心式水泵、真。空管路、止回阀、截止阀、自动控制仪表和记录仪等。真空表量程为100kPa，精度不低于2.5级。（2）塑料排水板本项目采用整体式塑料排水板和普通塑料排水板。淤泥具有含水量大、高压缩性、颗粒较小等特点，为了防止真空预压过程中塑性排水板的堵塞，本项目选择FDPS-B型整体式塑料排水板。该排水板是由滤膜和芯板通过特殊工艺熔合成一体，使其具有整体性好、抗拉强度大、通水量大的特点。该塑料排水板的滤膜可根据粘土颗粒度设计孔径的大小，达到最好的排水及防淤堵效果。FDPS-B型整体式排水板技术指标如表2或聚氯乙烯。芯板截面有多种型式，常见的有城垛式、和乳头式等。芯板起骨架作用，截面形成的纵向沟槽供通水之用，而滤膜多为涤纶无纺织物，作用是滤土、透水。滤膜表面具有凹凸结构，凹面不透水，凸面透水，通过微观角度发现表面只有单一的竖向排水通道。塑料排水带的宽度一般为100mm，厚度3.54mm，每卷长100200m，每米重约0.125kg。我国目前排水带的宽度最大达230mm，国外已有2m以上的宽带产品。（3）真空管本工程淤泥真空预压处理基础后，淤泥地基变形较大，为了防止淤泥地基变形过程对抽真空管的破坏，本工程抽真空管选用高强PVC螺旋型弹性钢丝管。抽真空主管直径为50mm， 支管直径为25mm，要求管材的强度能承受400kPa以上的压力。4）密封膜及无纺土工布本工程密封系统采用2布2膜，为了方便施工及对膜的保护，密封膜的保护土工布采用1层200g/m2短丝针刺无纺土工布，上面为2层PVC密封膜。（5）编织土工布编织土工布第一层第二层起安全防护作用。3.2施工工艺要求其施工工序为：铺土工布打排水板（按各区要求插设整体式排水板和普通排水板）真空系统（连接手型接头连接真空管）增压系统（打设增压排水板连接增压段）密封系统（铺针刺土工布铺密封土工膜）抽真空启动增压（先期抽负压、后期抽正压）.排水板滤膜、孔径；密闭式真空管、接头；增压时机、时间、大小等参数根据室内试验结果进行调整，以适用于试验场地的土质条件。（1）真空系统要求排水板采用FDPS-B型整体式塑料排水板和SPB-B性普通塑料排水板，正三角形布置；将试验场地分成6个区域，A、B、E、F四个区域的插板深度均为5m，而C、D两个区域的插板深度根据工程性质确定（因靠近拟建道路，路基下存在大量抛石）；A、C、E三个区域的排水板间距为70cm，B、D、F三个区域的排水板间距为80cm。G区域的排水板间距为90cm，H区域的排水板间距为100cm。排水板上端高出泥面50cm；1.在场地内铺设有纺土工织物，按正六方形测放排水板打设位置（测放误差30mm以内），作好标记后进行机械插板，垂直度偏差不得大于1.5；2.真空管与排水板连接要求铺设主、支密闭式真空管及密闭式接头，先将接头与排水板连接，并用木工枪钉固定；然后铺设主、支真空管，主管和支管采用变径三通、四通连接，最后将接头与支管连接，并用木工枪钉固定；3.真空主管通过出膜器及吸水胶管与真空泵连接。出膜器的连接必须要牢固，密封性能要可靠安全，避免漏气现象。4.待全部连接完成后开真空泵、试真空度，检验接头是否有漏气现象。如发现漏气，应检查处理。（2）增压系统要求1.增压排水板设置在6根排水板围成正六方形的形心（图4）；人工放置增压排水板，深度为5米，应严格控制其垂直度，偏差不得大于2.5%；2.增压排水板上部密封段插入土体的深度不小于0.5m，采用专用管头连接增压排水板，并安排专人检查连接质量；3.增压排水板应避免和排水板接触，将增压排水板通过密封段不与地表管网连接，并通过管头与增压泵连接；4.全部连接后，应进行增压测试，检查增压系统的密封性能。图4 真空预压排水板及增压排水板平面布置图（3）密封系统要求1.在放置密封膜前，应检查清除硬尖物体，铺设针刺土工织物（单位面积质量不小于200g/m2），以更好地保护密封膜；2.在土工织物上铺设双层密封土工膜，土工膜应在四周埋入密封沟内；3.四周密封沟的打设深度不应小于1.0m。然后在沟内填土或灌水，确保密封。（4）增压、絮凝-真空预压系统运行要求1.真空系统开始抽真空。预抽真空至0.03MPa检查真空管是否漏气；2.将真空度保持在0.03MPa左右，连续抽真空至水量明显减少为止；3.提高真空度至0.08MPa左右，连续抽真空至水量明显减少；4.然后开始增压。采用间歇式增压方式，根据出水量大小调整增压压力（仅作用于增压式真空预压，絮凝-真空预压保持真空度0.08MPa到试验结束）；5.抽真空至0.08MPa连续抽真空至出水量明显减少，并同时再次增压提高土体固结强度，具体增压压力根据实际情况进行调整。3.3复式真空预压现场试验监测和检测方案监测和检测的目的一是将地基处理工程进行信息化施工，根据监测数据对设计参数进行实时调整，确保工程质量和安全；二是对地基处理加固效果进行评价，为工程质量评判提供科学依据。图5 真空预压观测布置图：平面布置图图6 真空预压观测布置图：剖面布置图（1）监测内容包括：地面沉降观测，测斜（深层土体水平位移）、分层沉降、孔隙水压力测试，地下水位监测，膜下、板内、土体内真空度观测，含水率变化实时监测，监测布置图如图5所示。（2）监测项目的观测频率应满足下列要求：1.膜下、板内、土体内真空度应24h观测一次；2.孔隙水压力、地表沉降在加载初期每天1次、中后期24d观测一次；3.其余监控项目在加载初期12d观测1次，中后期35d观测一次；4.出现异常情况时需加密观测，必须按需求进行观测并记录备案。测斜仪、水位仪布置在试验区外，且设置数量各为一套；分层沉降等观测仪器布置应根据实际土层分布情况相应调整。地基处理施工结束1周内，应进行如下检测工作，以检验地基处理效果。具体监测（检测）工作量统计表见表7。（1）现场钻孔取样：在场地各分区各选择3个点，。场区外1点进行现场钻孔取样，钻孔深度为5m，获得土体含水量、内聚力、摩擦角等参数随深度、距排水板距离变化规律。（2）载荷板试验：在场地AE各分区各选2点进行平板静载荷试验，G、H区各选1个。技术要求应符合建筑地基基础设计规范GB50007-2011；（3）静力触探试验：在场地AE各分区各选2点，G、H区各选1个。场区外1点进行静力触探试验，技术要求应符合岩土工程勘察规范GB50021-2001（2009版本）；（4）十字板剪切试验：在场地各分区各选择3个点。场区外1点进行十字板剪切试验，技术要求应符合岩土工程勘察规范GB50021-2001（2009版本）。（5）全方位地基承载力评价：利用浅层地震仪等国际先进设备，对加固后地基承载力进行综合评价，在不同的土体深度利用地震仪测定土体动波速，测定土体含水量以及地基承载力，建立波速-含水量-地基承载力三者关系，实现对地基承载力的全方位评价，并以此作为地基处理方法的评价及改进标准。3.4现场试验停泵标准同时满足按实测沉降曲线标准的固结度大于95%，连续5天实测平均沉降速率不大于2mm/d，有效满载预压时间不少于30天。 4总结 目前国内外增压、絮凝-真空预压工艺的离心机模型试验不足之处1. 由于试验中各种误差的叠加，并加上对施工方式的修改，最终使得离心试验在结果上偏小。2. 由于模型箱和实际工程尺寸的限制，无法测出加固区边缘位置的沉降情况。3. 目前试验最大的问题在于负压的产生和消散。负压的产生不能在离心机开始之后进行，在张鹏超27的试验中实测负压达到最大值的时间约为 30分钟，接近了整个的工期运转时间，而负压的消散也需超过 30 分钟才完全完成，相当于在实际中消散 2个月左右，此问题目前还没有完善的解决方案。4. 在软基处理过程中分层沉降是主要监测数据之一，由于模型箱尺寸较小预应力光纤或者是反光纸都无法精确的测得数据。5参考文献1周健,刘宁. 离心模型试验技术应用的新进展J. 上海地质,2002,01:52-56. 2陈晓平,黄井武,吴宏伟,马少坤. 库岸古滑坡离心模型试验研究J. 岩土工程学报,2011,10:1496-1503. 3雷胜友. 离心模型试验技术及其在中国的应用J. 西安公路交通大学学报,1998,S2:99-103. 4黄志全,王思敬. 离心模型试验技术在我国的应用概况J. 岩石力学与工程学报,1998,02:89-93. 5朱维新. 土工离心模型试验研究状况J. 岩土工程学报,1986,02:82-95. 6郑人龙. 离心模型试验在土工上的应用J. 郑州工学院学报,1983,02:25-44. 7邢建营,邢义川,梁建辉. 土工离心模型试验研究的进展与思考J. 水利与建筑工程学报,2005,01:27-31. 8张炜. 土工离心模拟试验技术综述J. 军工勘察,1994,01:16-22. 9张利民,胡定. 土工离心模型在岩土工程中的应用A. 中国土木工程学会、中国建筑业协会深基础分会、台湾地工技术研究发展基金会.海峡两岸土力学及基础工程地工技术学术研讨会论文集C.中国土木工程学会、中国建筑业协会深基础分会、台湾地工技术研究发展基金会:,1994:8.10白冰,周健. 土工离心模型试验技术的一些进展J. 大坝观测与土工测试,2001,01:36-39+42.11冯振,殷跃平. 我国土工离心模型试验技术发展综述J.工程地质学报,2011,03:323-331.12陈正发,于玉贞. 土工动力离心模型试验研究进展J. 岩石力学与工程学报,2006,S2:4026-4033. 13朱思哲,柏树田. 土工离心模型试验及其发展J. 水利水电技术,1985,02:8-15.14杜延龄. 土工离心模型试验基本原理及其若干基本模拟技术研究J. 水利学报,1993,08:19-28+36. 15包承纲. 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