分级真空预压法加固吹填土过程中孔隙分布特征 (2012年)

针对实际工程中吹填土自重固结时间过长和真空预压加固过程中排水管容易淤堵、固结、速度减慢的问题，提出了分级真空预压即逐级施加真空荷载的加固方案，进行了室内模拟试验。试验结果表明：吹填土在固结过程中含水率逐渐减小，易溶盐含量逐渐减小，土体强度逐渐增大，吹填土的物理化学性质得到改善，土体固结效果较均匀；同时对吹填土固结过程中取样进行压汞试验，利用分形理论划分了吹填土孔隙分布区间。探讨了固结过程中孔隙分布特征的变化规律：随着固结压力的增加，吹填土中超大孔隙和大孔隙先被压缩成中孔隙，中孔隙再被压缩成小孔隙；孔径分布 ### 分级真空预压法加固吹填土过程中孔隙分布特征 #### 摘要与背景 本研究针对吹填土在自重作用下固结时间过长的问题以及真空预压加固过程中出现的排水管堵塞导致固结速度减缓的现象，提出了一种新的加固方法——分级真空预压法。该方法通过逐级施加真空荷载来加速土体固结过程，并且能够有效避免传统真空预压方法中存在的问题。 #### 主要研究内容与发现 1. **分级真空预压法**：此方法的核心在于将整个真空预压过程分为多个阶段，每个阶段逐步提高真空荷载的大小，从而实现对吹填土的有效固结。这种方法不仅能够加速固结过程，还能够避免由于过度集中荷载而导致的土体不均匀固结或局部破坏。 2. **物理化学性质改善**：实验结果显示，在分级真空预压的过程中，吹填土的含水率和易溶盐含量逐渐减少，而土体的强度则逐渐增加。这意味着经过加固处理后，吹填土的物理化学性质得到了显著改善。 3. **孔隙分布特征分析**：为了更深入地理解加固过程中吹填土内部结构的变化，研究人员采用压汞试验结合分形理论的方法，对固结过程中不同阶段的孔隙分布特征进行了分析。结果表明，随着固结压力的增加，超大孔隙和大孔隙被压缩为中孔隙，而中孔隙进一步被压缩为小孔隙。孔径分布呈现出从大孔隙集中分布（占比超过50%）向中孔隙（占比超过35%）和小孔隙（占比超过35%）发展的趋势。 #### 孔隙分布特征变化规律 - **超大孔隙到小孔隙的转变**：随着固结压力的增加，吹填土中的超大孔隙和大孔隙首先被压缩成为中孔隙。这一过程有助于提高土体的密实度，同时也意味着土体的渗透性会有所下降。 - **孔径分布的变化**：初始状态下，吹填土的孔隙主要集中在较大的尺寸范围，随着固结压力的增加，这些大孔隙被逐步压缩，最终导致孔隙分布向着更多数量的小孔隙方向发展。这种孔隙分布的变化对于提高土体的整体稳定性和承载能力具有重要意义。 #### 实验方法与理论基础 - **室内模拟试验**：通过在实验室环境中模拟实际工程条件下的吹填土固结过程，研究人员能够精确控制实验参数，以便于观察和记录吹填土在不同固结阶段的行为变化。 - **压汞试验**：这是一种常用的测量多孔材料孔隙分布的方法。通过对吹填土样品施加不同压力的汞液，可以得到样品中孔隙的大小分布情况。 - **分形理论**：该理论被用来分析孔隙分布特征。分形是一种具有自相似特性的几何形状，其尺度在一定范围内是无限细分的。利用分形理论可以定量描述复杂孔隙结构的变化规律。 #### 结论 分级真空预压法作为一种新型的吹填土加固技术，能够有效解决传统加固方法存在的不足，特别是在缩短固结时间、提高固结均匀性方面表现出色。通过实验研究发现，该方法不仅能够改善吹填土的物理化学性质，还能优化其孔隙结构，这对于提高土体的稳定性和承载力具有重要意义。未来的研究还可以进一步探索不同类型的吹填土在这种加固方法下的响应特性，以及如何更加精准地控制固结过程中的各项参数。