考慮加載方式的影響開展室內(nèi)模型試驗，對4 組相同性質(zhì)的泥漿試樣(含水率為100%)分別采用不同的加載方式，即-80 kPa、-60 kPa→80 kPa、-40 kPa→-80 kPa、-20 kPa→-80 kPa 進(jìn)行加載，加載過程中對試樣的出水量、沉降量和側(cè)向變形進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，并對處理后土體的含水率、塑性指數(shù)和十字板剪切強度等的空間分布與變化規(guī)律進(jìn)行研究。試驗結(jié)果表明，(1)真空加載方式對吹填流泥的固結(jié)具有比較明顯的影響；(2)初始真空荷載為-20 kPa 時所得到的土體沉降量最大、強度最高，始終保持-80 kPa 荷載情況下所得到的土體沉降量最小、強度最低；(3)從塑性指數(shù)的分布特征來看，土顆粒隨著土中水的排出發(fā)生移動，初始真空荷載越大，這種趨勢越明顯，部分土顆粒會聚積在排水板周圍而導(dǎo)致土體滲透性能的降低，嚴(yán)重時會影響土體的后續(xù)固結(jié)。建議在流泥淤泥的真空固結(jié)過程中采用低初始荷載方式進(jìn)行加載。

　　1、引言

　　隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，土地的需求量日益增大，特別是沿海地區(qū)通過吹填方式形成陸域的工程逐年增加，同時，吹填造陸往往與航道疏浚同時進(jìn)行，因此，吹填造陸常被作為一舉兩得的造陸方式而被廣泛采用。真空預(yù)壓法是新近吹填軟土地基處理的一種有效方法，具有加固效果好、造價低和工藝簡單等特點。

　　基于真空預(yù)壓法的基本原理，許多學(xué)者還進(jìn)行了各種探索性研究，如Chai 等[1]發(fā)現(xiàn)前期固結(jié)應(yīng)力較低時真空荷載比堆載所產(chǎn)生的沉降量要小，前期固結(jié)應(yīng)力較高時二者沉降量基本一致。王建勛等通過向淤泥中摻入一定量的生石灰后再進(jìn)行真空預(yù)壓加固處理，取得了較好的效果。武孟瓊等進(jìn)行了底部抽真空加固淤泥的試驗，認(rèn)為底部抽真空的加固效果要優(yōu)于上部抽真空。馮軍等通過室內(nèi)模型試驗研究，認(rèn)為飽和軟土中黏粒含量高，對孔隙水的吸附作用大，是導(dǎo)致真空預(yù)壓加固流泥效果較差的原因之一。高志義等進(jìn)行了真空預(yù)壓和真空聯(lián)合電滲加固法加固軟土的室內(nèi)模型試驗，認(rèn)為真空聯(lián)合電滲法能提高淤泥質(zhì)土的加固效率。李麗慧等進(jìn)行了立體式真空降水法室內(nèi)試驗，認(rèn)為該方法能使淤泥土的自然沉淀和加固同時進(jìn)行，從而縮短地基的加固時間。朱平等通過試驗對相同條件下可控通氣真空預(yù)壓和常規(guī)真空預(yù)壓進(jìn)行了對比研究，認(rèn)為可控通氣真空預(yù)壓加固高含水率軟土地能夠縮短加固時間，比常規(guī)真空預(yù)壓加固效果要好。顏永國等采用改進(jìn)的真空預(yù)壓試驗?zāi)Ｐ脱芯苛祟w粒級配對吹填土加固效果的影響，表明顆粒級配對吹填土的加固效果影響很大。

　　關(guān)于真空預(yù)壓法加固吹填流泥的研究主要有：孫立強等進(jìn)行了超軟土的真空預(yù)壓室內(nèi)模型試驗，認(rèn)為二次插板可以改善土體的加固效果馮會芳采用淺層與深層相結(jié)合的兩次真空預(yù)壓先后對新近吹填淤泥形成的超軟土地基進(jìn)行了加固處理，認(rèn)為兩次加固效果明顯，且成本偏高。Myint等在單向固結(jié)試驗中研究了不同正壓加載速率(0.66～6.66 Pa/s)對沉降和孔壓的影響，并認(rèn)為線性加載與瞬時加載對地基的加固效果存在差異。董志良等針對天津濱海新區(qū)吹填淤泥地基進(jìn)行了淺層加固技術(shù)的現(xiàn)場試驗研究。

　　綜上，目前對真空預(yù)壓加固流泥(超軟土)的研究主要集中在土體性質(zhì)改善狀況和現(xiàn)場常規(guī)設(shè)計參數(shù)優(yōu)化等方面，但關(guān)于真空加載方式對土體固結(jié)影響方面的研究還未見有所報道，筆者曾提出植物墊層真空預(yù)壓法，經(jīng)現(xiàn)場試驗驗證了其可行性，同時發(fā)現(xiàn)加載特性對淤泥加固效果可能有一定影響，并進(jìn)行了初步分析，為了進(jìn)一步驗證和揭示加載方式的影響，本次進(jìn)行了不同初始真空荷載下流泥加固的室內(nèi)模型試驗研究，從機制上探討初始真空荷載對流泥固結(jié)和變形的影響，并對工程實踐提出指導(dǎo)性建議。

　　2、室內(nèi)模型試驗

　　2.1、試樣的制備

　　試驗中所采用的土樣取自上海地區(qū)第④層灰色淤泥質(zhì)黏土，取回后先在泥漿池中充分浸泡，兌水稀釋，并充分?jǐn)嚢杈鶆颍瑪嚢柽^程中去除雜質(zhì)，以含水率為100%進(jìn)行控制，試樣制成物理指標(biāo)如表1所列。

表1 試樣物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

　　2.2、模型裝置

　　模型試驗裝置如圖1 所示，主要裝置包括模型箱、調(diào)壓系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和量測系統(tǒng)。模型箱為圓柱形塑料桶，直徑為60 cm，高90 cm，共4 個。調(diào)壓系統(tǒng)是SMC 真空調(diào)壓閥，用于控制所施加真空荷載的大小。排水系統(tǒng)由真空泵、塑料排水板和硬質(zhì)排水管組成，排水板設(shè)置在圓柱形模型箱內(nèi)正中央(見圖2)，排水板頂端通過塑料管與真空泵相相連。量測系統(tǒng)包括刻度尺、真空表、量筒和帶刻度的水汽分流瓶等，刻度尺用來測量泥面沉降，真空表用來測量膜下、排水板內(nèi)以及土樣內(nèi)的真空度，量筒和帶刻度的水汽分流瓶用來測量真空預(yù)壓處理過程中的出水量。

圖1 模型試驗裝置示意圖(單位：mm)

圖2 排水板和土工布

　　2.3、模型試驗?zāi)康呐c內(nèi)容

　　本次試驗探討真空加載方式對流泥加固效果及土顆粒移動的影響規(guī)律。具體采用4 種不同的真空加載方式：(1)80 kPa(計為L1)；(2)60→ 80kPa(計為L2)；(3)40→80 kPa(計為L3)；(4) 20→ 80 kPa(計為L4)，分別在4 個模型箱內(nèi)對性質(zhì)相同的流泥進(jìn)行真空固結(jié)試驗，通過比較不同加載方式下各自的沉降量、出水量、含水率、孔隙比、顆粒級配和土體強度等的空間分布與變化規(guī)律，研究真空加載方式對流泥加固效果以及土顆粒移動的影響。

　　4、結(jié)論

　　(1)初始真空荷載較低時得到的土樣的沉降量大，出水量也大，進(jìn)一步說明土樣更密度、強度更高。

　　(2)不同加載方式所得到的這些指標(biāo)的分布與變化是不同的，初始真空荷載越低，土樣的強度越高、各項指標(biāo)的分布越均勻。

　　(3)不同真空加載方式引起土顆粒不同程度的移動與聚積，這些移動與聚積又導(dǎo)致了土體在固結(jié)過程中各項指標(biāo)的不同變化特點。建議在吹填流泥的真空加固過程中應(yīng)該控制加載速率，采用分級加載。

　　本次試驗是在塑料桶內(nèi)進(jìn)行的，其優(yōu)點是操作簡單、改變施工參數(shù)快速容易、便于模擬不同工況、排水固結(jié)效果快捷直觀、且周期快。缺點是模型邊界和實際工況有一定偏差，加載后期可能會出現(xiàn)局部漏氣現(xiàn)象，關(guān)于這一點擬在后續(xù)研究工作中采用大尺寸的模型箱，以減小邊界效應(yīng)并消除漏氣現(xiàn)象。