[发明专利]考虑板土相互作用的排水板通水量测试设备及其测试方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程软土地基处理技术领域，具体涉及一种新型的测量排水板纵向通水量的设备及成套技术，改进现行常规排水板纵向通水量测试技术中没有考虑板土相互作用等技术缺陷，可以在室内通过真空预压模型试验、堆载预压模型试验或直接充灌淤泥的方法来制作板土单元体，通过测试板土单元体的纵向通水量，达到考虑板土相互作用情况下来测试排水板纵向通水量的目的，该技术解决了现行排水板纵向通水量测试方法没有考虑板土相互作用、测试结果难以准确反映排水板的实际通水特性等关键技术问题，为排水固结法处理软土地基中塑料排水板的选型提供可靠的第一手资料。

背景技术

随着我国改革开放不断向纵深推进和现代化建设的快速发展，人多地少的矛盾日益突出，可直接利用的天然优良地基越来越少，围海造地已形成一种新常态。新吹填的软弱黏土地基具有含水量高、透水性差、压缩性大、强度低等特点，地基承载力及稳定性无法满足工程使用要求，需要采取地基处理措施来进行加固处理。

排水固结法是最经济实用的软基处理方法，是加固处理软土地基最有效方法之一。排水固结法主要由排水系统和加压系统组成，排水系统又分为水平排水系统和垂直排水系统两个部分，水平排水系统一般都是由一定厚度的中粗砂垫层来承担，垂直排水系统包括砂井、袋装砂井和塑料排水板，其中塑料排水板使用最为广泛.。

排水固结法的原理就是在布设好排水系统的软土地基上分级施加一定量的荷载，在软土地基中产生超静孔隙水压力，随着软土地基中的自由水排出，超静孔隙水压力消散，地基有效应力得到增长，从而达到加固软土地基的目的。排水系统的可靠性直接关系到排水固结法的成败。塑料排水板作为排水系统的重要组成部分之一，其通水特性成为排水固结法成败的焦点问题，因此，准确测试排水板的通水特性至关重要。

常规排水板通水特性测试方法(土工合成材料测试规程SL235-2012)是直接将包有乳胶膜的排水板装入通水量测试压力室内，对压力室施加围压，调整进出水管的水位，随后通水进行测试。这一测试方法不能有效反映排水板实际通水特性，工程中随着排水板发生较大竖向变形并受到土体侧向应力影响，其通水特性发生较大变化。例如，在围海造地新吹填淤泥地基处理工程中，采用常规方法测试的排水板通水能力满足要求，但工程处理效果达不到要求。上述问题是因为现有技术中的常规通水量测试方法没有考虑板土相互作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑板土相互作用的排水板通水量测试设备，以及这种设备的设置、使用方法。本发明需要解决的技术关键在于：改进现有排水板纵向通水量测试技术缺陷，提供一种新型的测试排水板纵向通水量的设备及技术方案。该设备由压力室、排水板通水系统、侧压力施加及其控制系统、排水板通水水头控制系统、排水板通水供给和通水量测量系统等组成。

完成上述发明任务的技术方案是，一种考虑板土相互作用的排水板通水量测试设备，包有乳胶膜的板土单元体(试样)设置在通水量测试压力室内，通水量测试压力室上部的通水出口，接水量测量器；通水量测试压力室下部的通水入口，接定水头进水；同时，通水量测试压力室上部、通水量测试压力室下部分别接出水端测压管与进水端测压管；压力室外接侧压力上输出管和侧压力下输出管，其特征在于，所述的板土单元体是在乳胶膜与排水板之间设有土体，该土体为淤泥层；所述的试验压力通过压力室直接作用于乳胶膜上，再通过土体(淤泥层)传递作用于排水板上。

即，本发明方案中的所述的试样—“板土单元体”与现有技术中的试样不同，现有技术中的试样只是排水板；而本发明的试样是排水板与土体的结合体。

本发明的这种排水板与土体的结合体的试样有两种制作方法：其一是在所述乳胶膜与排水板之间直接充灌淤泥；其二是利用真空预压或堆载预压模型试验来制作。参照后文“测试方法”部分。

以上技术方案的进一步改进，有以下优化方案：

1、所述的“包有乳胶膜的排水板设置在通水量测试压力室内”，具体设置方式是：在通水量测试压力室底部设有底座芯槽，待测的包有乳胶膜的板土单元体(试样)的一头插入该底座芯槽，用橡胶圈挤入排水板与芯槽之间的间隙并盖上盖板，使排水板与芯槽柔性密封；

2、包在排水板外面的乳胶膜的设置方式是：通水量测试压力室底部设有板土单元体底座；将乳胶膜下端固定在该板土单元体底座上，并用乳胶橡皮圈扎紧；

3、在乳胶膜外安装有板土单元体定型筒；

4、将乳胶膜上端翻套在该定型筒上口；