在分析真空和負(fù)壓基本物理概念的基礎(chǔ)上，總結(jié)了真空排水預(yù)壓工程中真空度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試技術(shù)和應(yīng)用現(xiàn)狀。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)及工程實(shí)踐證明，真空排水預(yù)壓情況下，地下水位以上的軟粘土仍是飽和的，因此，對(duì)地下水位以上真空度測(cè)點(diǎn)，真空表讀數(shù)實(shí)際反映的是該處的孔隙水壓力；而對(duì)地下水位以下的真空度測(cè)點(diǎn)，真空表讀數(shù)無(wú)意義。

1、前言

　　現(xiàn)場(chǎng)真空度的量測(cè)是真空排水預(yù)壓工程監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容，可為工程的檢測(cè)分析和設(shè)計(jì)以及真空排水預(yù)壓理論研究提供第一手的資料。但目前工程實(shí)踐中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)真空度測(cè)試及其結(jié)果的分析偏于簡(jiǎn)單，甚至存在認(rèn)識(shí)上的誤解，導(dǎo)致不同工程報(bào)道的測(cè)試和分析結(jié)果存在較大的甚至是定性上的差異。這對(duì)總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)和提高理論分析水平都是不利的，也造成了對(duì)真空排水預(yù)壓工作機(jī)理認(rèn)識(shí)模糊，限制了該工法的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用。

　　真空技術(shù)網(wǎng)(http://shengya888.com/)在本文在澄清真空和負(fù)壓基本概念的基礎(chǔ)上，對(duì)真空度現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)技術(shù)的原理和成果進(jìn)行了整理和分析。

2、真空和負(fù)壓的基本概念

　　真空，是指在給定空間內(nèi)低于環(huán)境大氣壓力的氣體狀態(tài)，即該空間內(nèi)的氣體分子密度低于該地區(qū)大氣壓的氣體分子密度，而并不是沒(méi)有物質(zhì)的空間。在真空技術(shù)中，表示處于真空狀態(tài)下氣體稀薄程度的量稱為真空度，通常用氣體的壓力(剩余壓力)值來(lái)表示。氣體壓力越低，表示真空度越高;反之，壓力越高，真空度越低。真空，是用來(lái)描述氣體狀態(tài)的，不能用于描述液體狀態(tài)。負(fù)壓，是用于描述液體壓力狀態(tài)的，通常指負(fù)的孔隙水壓力，屬于液體的測(cè)壓管壓力，實(shí)際上是一種相對(duì)壓力，相對(duì)于預(yù)先認(rèn)為零壓力的大氣壓力，有正壓和負(fù)壓之分。

　　因此，在描述地下水位以下軟粘土地基中某處的孔隙壓力時(shí)，不應(yīng)采用真空或者真空度的概念，而應(yīng)采用負(fù)壓的概念。在描述膜下砂墊層中的孔隙壓力時(shí)，則可采用真空度來(lái)表征。其原則在于，真空，是描述氣體狀態(tài)的，負(fù)壓，是描述液體狀態(tài)的。真空度的測(cè)量一般采用真空表，負(fù)壓的測(cè)量一般采用孔隙水壓力計(jì)。許多關(guān)于真空排水預(yù)壓工程的文獻(xiàn)和總結(jié)報(bào)告中均有混淆真空度與負(fù)壓的概念，這是導(dǎo)致對(duì)現(xiàn)場(chǎng)真空度和負(fù)壓測(cè)試結(jié)果認(rèn)識(shí)模糊的一個(gè)重要原因。

3、真空度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和成果分析

　　現(xiàn)場(chǎng)真空度的測(cè)量裝置一般由真空度測(cè)頭、軟管和真空表組成，真空度測(cè)頭通常是將一段PVC 管表面打眼成網(wǎng)狀，并在外邊用起反濾作用的土工布包好，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 真空度測(cè)頭結(jié)構(gòu)

　　真空度的測(cè)量?jī)?nèi)容，包括膜下真空度的監(jiān)測(cè)和豎向排水體及淤泥中真空度的量測(cè)。膜下真空度的量測(cè)有助于了解膜下真空度隨時(shí)間的變化情況，繪制成膜下真空度與時(shí)間過(guò)程線。豎向排水體中真空度的量測(cè)可以了解真空度沿垂直排水通道中的傳遞規(guī)律，淤泥中真空度的量測(cè)有助于了解淤泥中真空度隨時(shí)間的發(fā)展過(guò)程。

　　當(dāng)真空度測(cè)點(diǎn)布置在表面砂墊層或地下水位線以上豎向排水體內(nèi)時(shí)，真空表讀數(shù)即為該點(diǎn)處的真空度。

　　當(dāng)真空度測(cè)點(diǎn)布置在地下水位線以上淤泥中時(shí)，如圖2 所示，淤泥中真空度測(cè)點(diǎn)的存在相當(dāng)于一個(gè)空腔，真空表讀數(shù)實(shí)際上為該空腔內(nèi)氣體的真空度。在穩(wěn)定情況下，空腔內(nèi)的氣壓值應(yīng)該等于其周圍的孔隙水壓力值，所以，實(shí)際上真空表讀數(shù)，間接反映了測(cè)點(diǎn)處孔隙水壓力的大小。圖3 為真空排水預(yù)壓某區(qū)域 3 m 深處淤泥中所測(cè)孔隙水壓力與淤泥中所測(cè)真空度的時(shí)間過(guò)程線，可以看到，二者是很吻合的。

圖2 地下水位線以上淤泥中真空度測(cè)點(diǎn)示意圖

圖3 淤泥中真空度與孔壓時(shí)間過(guò)程線

　　這里必須指出的是，地下水位線以上測(cè)點(diǎn)的真空表讀數(shù)與非飽和土分析中的吸力是兩個(gè)概念，對(duì)一般地下水位較高的軟粘土地基，真空排水預(yù)壓時(shí)在淤泥中僅僅形成負(fù)壓的滲流場(chǎng)，而并不形成非飽和區(qū)，這主要是由于粘土顆粒對(duì)水具有較強(qiáng)吸附作用。表1 是蕭山粘土進(jìn)行室內(nèi)抽真空排水預(yù)壓前后試樣物理指標(biāo)變化情況，表2 是對(duì)路橋污水處理廠地基進(jìn)行真空排水預(yù)壓處理前后土層物理指標(biāo)變化情況。從中可以看出，真空排水預(yù)壓后，飽和軟粘土含水量下降，但飽和度基本不變。

表1 室內(nèi)抽真空排水預(yù)壓前后試樣物理指標(biāo)變化表(蕭山粘土，比重 2.74)

表2 路橋污水處理廠真空排水預(yù)壓前后土層物理指標(biāo)變化表(比重取2.74)

　　如前所述，真空度和負(fù)壓是兩個(gè)不同的概念，適用于不同的場(chǎng)合，因此，在垂直向量測(cè)地基中真空度時(shí)，僅是針對(duì)地下水位線以上的部分，對(duì)其以下部分，不應(yīng)采用真空度來(lái)描述其孔隙壓力。并且，由于地下水的存在，現(xiàn)有量測(cè)垂直向真空度的測(cè)試手段，實(shí)際無(wú)法反映測(cè)點(diǎn)處的孔隙壓力。試分析圖4中A測(cè)點(diǎn)的量測(cè)情況，如圖5所示，初始情況下軟管中水位與地基中原始地下水位齊平，CD段密封了壓力為大氣壓力的氣體，真空表讀數(shù)為零。抽真空開(kāi)始后，真空表中量測(cè)到的真空度實(shí)際上是BD段氣體的壓力，而不是A測(cè)點(diǎn)的孔隙壓力，A測(cè)點(diǎn)的孔隙壓力應(yīng)該是真空表讀數(shù)與AB段水柱壓力之和。此時(shí)，軟管中的水位并不一定等于下降后的地下水位，因此，僅知道真空表的讀數(shù)并不能得到A測(cè)點(diǎn)的孔隙壓力值。在實(shí)際工程中，往往將真空表的讀數(shù)認(rèn)為是測(cè)點(diǎn)A處的真空度，這在概念上和數(shù)值上都是錯(cuò)誤的。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)真空度測(cè)點(diǎn)布置圖

圖5 地下水位線以下真空度測(cè)點(diǎn)示意圖

4、結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)以上分析，可以得到以下結(jié)論：

　　(1)真空與負(fù)壓是兩個(gè)不同的概念，真空度是用來(lái)描述真空狀態(tài)的，不應(yīng)用于描述地下水位以下某處孔隙水壓力的大小。

　　(2)當(dāng)真空度測(cè)點(diǎn)布置在表面砂墊層或地下水位線以上豎向排水體內(nèi)時(shí)，真空表讀數(shù)即為該處的真空度。

　　(3)當(dāng)真空度測(cè)點(diǎn)布置在地下水位線以上淤泥中時(shí)，真空表讀數(shù)間接反映了測(cè)點(diǎn)處孔隙水壓力的大小，但不是非飽和意義上的吸力大小。

　　(4)現(xiàn)有真空度測(cè)試技術(shù)無(wú)法真正測(cè)出地下水位以下某處的孔隙壓力。