[发明专利]一种加速冲填土固结的模型及其试验方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，涉及用于冲填土固结的模型及其试验方法。

背景技术

冲填土（亦称吹填土）系由水力冲填泥沙形成的沉积土，即在整理和疏浚江河航道时，有计划地用挖泥船，通过泥浆泵将泥沙夹大量水分，吹送至江河两岸而形成的一种填土。近年来,随着我国经济的快速发展,城市化进程步伐不断加快,对土地资源的需求日益迫切,在沿海及江湖地区将疏浚出来的淤泥和泥沙用来造地,已成为沿海城市缓解土地资源紧张的有效方法。目前，冲填土地区的利用规模越来越大，如上海临港新城建设，大部分是在冲填土上进行，还有天津、珠海、广州、深圳等沿海城市，都在利用冲填土进行市政建设和港口建设。

冲填土的形成方式特殊，具有孔隙比大、天然含水量高、压缩性高、渗透性小等特点，因此，冲填土的工程性质具有明显的个性。具体表现在其自重固结时间长，冲填土工后固结沉降大，冲填土在外荷载作用下变形明显，如何加速冲填土的排水固结，减少工后固结沉降，避免由于冲填土地基固结变形、破坏所产生的工程地质灾害是目前冲填土地区所面临的重要课题。

关于冲填土地基排水固结处理，国内外开展过一些工作，如:Stark在1994年提出的将带状排水体用于加速冲填土的排水固结（Strip drains in dredged material placement areas.International Conference on Dredging and Dredged Material Placement,1,pp.420–429）；Sato在2001年进行的圆柱状的自重固结试验将塑料排水板用于加速排水固结（Acceleration of self-weight consolidation for dredged clay using plastic boarddrain.Proceedings of the Internat ional Offshore and Polar Engineering Conference,2,pp.715–721.）；Nagaoka在2004年也将塑料排水板竖向排水体应用于吹填土自重固结（Accelerated self-weight consolidation mechanism for dredged clay using dewateringmethod and plastic board drains.Proceedings of the International Offshore and PolarEngineering Conference,pp.703–708.）。除此之外，也有提出水平塑料排水带固结流态吹填，竖向排水体联合堆载、强历联合真空预压进行处理等方法。

上述方法在冲填土排水固结中，起到了一定的效果，但也存在一些不足的地方，如井阻效应和涂抹效应会减小渗透率数，插排水板会对土造成扰动,会影响排水效果，塑料排水板的形状也会影响到排水效果。与此同时，上述处理方法时，往往要求冲填土具有一定承载力，对刚吹填的冲填土来讲，显得无能为力。

发明内容

针对上述的技术缺陷和应用时的不利影响，本发明的目的是提供一种通过预埋塑料排水板立体网格加速冲填土固结的模型及其试验方法。

本发明的技术方案如下：

一种通过预埋排水板立体网格加速冲填土固结的模型，该模型包括模型桶、载荷板和模拟材料；所述模型桶的桶底和桶身完整密封，桶顶为唯一排水途径，所述载荷板与所述桶顶面尺寸相合，使模拟材料中的土体无法由所述载荷板边缘与桶壁间的缝隙溢出，所述载荷板沿径向设有若干钻孔；所述模拟材料包括试验用土、排水板立体网格，置于所述模型桶内。

所述模型桶的桶壁设有桶壁支架，所述桶壁支架沿所述桶顶的直径方向设有固定支架。

所述模型桶为圆柱体，所述圆柱体的高度为直径的0.6～2倍。

所述试验用土为砂质粉土。

所述排水板立体网格由所述排水板构成的横向网格与竖向排水板固定连接，所述排水板立体网格中的排水板有多条排水通道。

本发明还提出了一种通过预埋塑料排水板立体网格加速冲填土固结的试验方法，包括以下步骤：步骤一，根据模拟排水板的尺寸与间距及模型桶的平面尺寸，确定各相似常数；步骤二，制备模型材料，包括试验用土、排水板网格；步骤三：制作模型箱、准备模拟材料、测量设备和数据采集设备；步骤四，进行模型试验，包括以下步骤：（1）制备冲填土并分层装入模型桶；（2）预埋排水板立体网格；（3）安装测量设备；（4）加载及测量。