疏浚淤泥中的拱架结构防淤堵机理

透气真空快速泥水分离技术适用于高含水率高粘粒含量疏浚淤泥的堆场处理,可以快速减小堆场中淤泥的体积,加速堆场的周转利用,并能解决常规真空处理方法中存在的滤层淤堵问题。通过对透气真空快速泥水分离试验和常规真空抽水试验结束后进行试样取样颗粒分布试验,可以看出透气真空方法中滤层材料附近的淤泥土体中细颗粒流失,粗颗粒富集,形成拱架结构;而常规真空抽水方法中不存在细颗粒流失,没有形成拱架结构,造成了淤堵。分析了拱架结构层形成的过程,其能够保护土体内部的细颗粒不再流失,同时保证较高的渗透性。解释了常规真空抽水方法容易产生淤堵,而透气真空方法能够解决淤堵问题的原因。     

透气真空快速泥水分离技术对淤泥水分的促排作用

 透气真空快速泥水分离技术适用于高含水率高黏粒含量疏浚淤泥的堆场处理,可快速减小堆场中淤泥的体积,加速堆场的周转利用,并能解决常规真空处理方法中存在的滤层淤堵问题。通过自行研制的室内模型试验装置,进行透气真空快速泥水分离和自然静置泥水分离的室内模型对比试验,可以看出透气真空快速泥水分离技术对淤泥中水分有促排作用,不仅能快速通过滤层管道抽吸出大量水分,而且其表面水增厚速度也大于自然静置下的增厚速度。透气真空技术中淤泥存在2个排水面,土颗粒与孔隙水存在渗流作用,渗流使得固相与液相产生相对运动。相对渗流使得土颗粒受到拖拽力的作用,拖拽力的大小和方向与相对渗流中的等速界面有关。在拖拽力作用下,淤泥内部会发生“胶结—断裂”压缩过程并产生“稀薄”效应,使得淤泥骨架的体积压密速度大于抽出孔隙水体积速度,进而解释透气真空对淤泥促排作用的机制。     

真空预压固结中排水体的排水性能研究现状

使用真空预压排水技术处理高含水率吹填淤泥地基时,为了提高吹填工程中高含水率淤泥排水固结的效率,归纳和总结了前人关于高含水率吹填淤泥真空预压排水固结处理技术的研究成果,分析了该技术中排水体的真空度传递性能和通水性能。分析结果表明:(1)排水体处于吹填淤泥中时,真空度在传递过程中损失严重;(2)排水体的淤堵、弯折,以及受涂抹、井阻的影响不仅使真空度传递受损,还会影响排水体的通水性能;(3)麦秸秆有着良好的渗透系数,可作为排水体的制作材料。     

低浓度疏浚淤泥透气真空泥水分离模型试验研究

基于高含水率疏浚淤泥堆场透气真空快速泥水分离方法的专利,设计研制了大型透气真空模型装置。对含水量高达液限3倍以上的疏浚淤泥进行了泥水分离试验研究。结果表明:透气真空技术能够使高含水量淤泥实现快速泥水分离,只需10d时间,淤泥的体积可以减少三成以上,连续抽水一个月左右时的淤泥泥面沉降的应变速率仍达3%/d。基于模型试验结果,还分析了淤泥平均含水量、淤泥泥面沉降速率、尾水悬浮物浓度的变化规律,发现沉降速率与淤泥平均含水量密切相关,尾水悬浮物浓度远低于规范规定的一级排放标准值。     

新近吹填淤泥地基真空固结失效原因分析及对策

新近吹填淤泥地基经无砂垫层真空预压技术加固后,土体强度增长有限,地基有效加固深度小,地基承载力仍然较低。为了深入分析新近吹填淤泥地基真空固结失效原因,首先对不同地区新近吹填淤泥的工程特性进行了系统地研究,然后采用3种典型的竖向排水体进行了室内真空固结单井模型对比试验研究,研究结果表明：①新近吹填淤泥中黏粒含量（d0.005 mm）过高、竖向排水体反滤层的等效孔径过小、真空加载速度过快是竖向排水体出现较严重淤堵现象的主要原因;②排水系统内的真空度局部损失较大,竖向排水体弯曲程度大和水平排水垫层中真空度传递阻力大均致使较大的真空度沿程损失;③土体中强亲水矿物含量较高、排水体中出现严重的淤堵现象和过大的真空度损失等共同降低了排水系统的排水效率,削弱了土体中的真空压力作用,最终致使土体的加固效果不理想。最后,有针对性地提出了相应的解决对策。     

水平排水板–真空预压联合处理高含水率疏浚淤泥模型试验研究

水平排水板(prefabricated horizontal drain,PHD)联合真空预压是处理疏浚淤泥的有效手段,在浅层专用对堆置场的应用中具有很大优势。通过2个室内模型对照试验,研究了竖向排水板(prefabricated vertical drain,PVD)和水平排水板联合真空预压处理高含水率疏浚淤泥的差异性。研究主要分析了真空荷载下PVD和PHD的排水特点、试验中模型土体的沉降和板材变形情况以及试验结束时的土样含水率等结果,试验表明使用水平排水板处理疏浚淤泥可有效避免板材的弯折问题,且试验过程中土体变形非常均匀;随着固结过程水平排水板上下土层厚度不断减少,缩短了排水路径,PHD固结模型试验的整体排水速率高于PVD固结;380 h真空固结以后,水平排水板处理的疏浚淤泥含水率从360%降为150%相较于PVD固结低30%～40%。最后,针对模型试验和现场工程实际之间可能的差异性,对试验结果进行了详细讨论,以期可以为更大尺寸的模型、现场试验提供指导。     

海南海花岛软基处理工程中真空预压法的改进与机理分析

疏浚淤泥这种超软土地基目前主要采用排水固结法进行加固,然而,工程实践发现,淤堵是一个重要的问题,新型防淤堵材料和施工工艺是研究的热点。依托恒大海南海花岛真空预压处理工程,引入一种应用于超软土地基处理的新型防淤堵真空预压法。该方法是直排式真空预压方法的进一步改进,将防淤堵排水板取代传统排水板,在连接方式上,将无孔钢丝软管取代了水平波纹管,也将传统的包扎捆绑改进成了三通密封接头,枪钉固定。结合施工动态监测和加固后检测,表明了该方法的加固效果和实用性。在此基础上,结合已有的室内模型试验研究,阐述其抽真空过程中在排水板附近防淤堵的原理和改善机制。     

真空加载方式对排水板滤膜淤堵影响试验研究

塑料排水板滤膜的淤堵直接影响到真空预压排水固结法加固新近吹填淤泥的效果,而真空荷载加载方式是引起排水板滤膜淤堵的主要原因之一。通过室内模型试验,采用5种不同等效直径的排水板滤膜并通过控制不同的真空加载方式加固新近吹填淤泥。试验过程中对泥面沉降、排水板和土中不同深度的真空度进行监测,试验结束后测试排水板滤膜的渗透系数。试验结果表明:真空荷载不分级或者分级梯度太大,对真空预压排水固结法加固新近淤泥效果较差,排水板滤膜容易产生淤堵;排水板滤膜的等效孔径越小其淤堵情况越严重。排水板滤膜发生淤堵后其渗透系数将降低,对土体的排水固结产生不利的影响。作者建议:在真空预压处理新近吹填淤泥的工程实践中,宜选用较大的排水板滤膜等效孔,真空荷载宜采用分级加载方式,且每级真空梯度不宜过大。     

分级真空预压联合间歇电渗法加固疏浚淤泥宏微观分析

为解决真空预压联合电渗法中的排水板淤堵及电渗能耗大的问题,提出分级真空预压联合间歇电渗法。通过4组室内模型试验,对土体加固过程中的排水量、土表沉降量进行监测,并评估试验后的土体加固效果,探究分级真空预压联合间歇电渗法对于真空预压联合电渗法在土体加固和淤堵效应方面的改进效果。此外,借助扫描电镜获得土体微观结构图片,并通过图像处理软件分析真空预压联合电渗法和分级真空预压联合间歇电渗法处理后土体孔隙特征的变化。试验结果表明:分级真空预压联合间歇电渗法中,分级施加真空压力的方式能缓解排水板淤堵;且间歇通电的方式能减小阳极腐蚀,增大土体电流来促进土体排水。与常规真空预压联合电渗法相比,分级真空预压联合间歇电渗法的排水量和十字板剪切强度分别增加13.2%和19.2%,土体含水率减小13.7%,改善效果十分显著。分级真空预压联合间歇电渗法处理后土体的表观孔隙率、孔隙数和平均孔隙面积更大,土体排水通道畅通有助于排水,且土体孔隙排列更有序,孔隙形态更复杂。     

新型防淤堵真空预压法室内与现场试验研究

 针对目前直排式真空预压法的真空应力难以到达深部土体,排水板淤堵严重,加固效果欠佳,难以满足工程实际应用需要的问题,提出一种新型真空预压吹填土地基处理技术--新型防淤堵真空预压法,是对直排式真空预压法的技术改进和创新,该真空预压技术采用防淤堵排水板,其滤膜为无凹凸结构亲水性材料,滤膜与芯材轧在一起,提高排水效果;此外采用无孔真空管、密封接头直接与竖向防淤堵塑料排水板密闭连接,形成水平密闭排水系统,缩短真空传递路径,减少真空度的沿程损失,真空度直达土体深部,加快土体孔压的消散,防止淤堵,提高加固效果。通过不同排水板真空预压试验,以及室内模型试验和现场试验对直排式真空预压法与新型防淤堵真空预压法加固吹填淤泥地基加固效果进行对比研究,获得不同排水板的加固效果和新型真空预压防淤堵加固机制,并证明新型防淤堵真空预压法的有效性,为该技术的应用和发展提供理论依据。     

泥浆真空抽滤泥水分离中堵塞机理及规律性研究

河湖底泥的疏浚工程因为使用绞吸式的疏浚方式,底泥与水混合后变成大量高含水率的泥浆。为了减少泥浆的体积,对泥水进行分离就显得非常重要。在将泥浆中水分抽滤分离的过程中,经常会发生堵塞,产生了抽滤效果低,抽滤不能持续的问题。针对这一问题,研究了不同泥浆粒径分布、泥浆的初始含水率、土工布的孔径、真空负压以及添加絮凝剂对泥水分离效果的影响,探讨了堵塞的机理。发现了由土工布过滤形成的泥皮的渗透系数将成为制约脱水效果的主要因素,当形成堵塞性泥皮时,其他因素如土工布的孔径、泥浆初始含水率等对脱水的影响可以忽略。添加絮凝剂会使颗粒聚团从而提高泥皮渗透系数是泥水分离变好的原因,并且絮凝泥浆中较小的团粒粒径决定了泥皮的渗透系数,因此可以通过检测絮凝后泥浆中较小团粒的粒径如D_(10),D_(15),D_(20)的方式比选絮凝剂、决定最优添加量、预测脱水效果。添加絮凝剂对泥浆中结合水含量的改变影响较小,因此认为絮凝使水分结合方式的改变并不影响泥水分离的效果。     

Clogging effect of prefabricated horizontal drains in dredged soil by air booster vacuum consolidation

The typical problem that occurs when the conventional vacuum preloading (CVP) method is applied to dredged soil is that the drainage is impeded, permeability is progressively reduced, and clogging occurs in prefabricated horizontal drains (PHDs). This paper proposes a method in which air booster through PHDs under vacuum preloading to reinforce newly dredged soil, and thereby solve the clogging problem. To evaluate the proposed method, several experiments were conducted using soils with variable degrees of consolidation and the effect on clogging determined. Furthermore, the proposed method was compared to the CVP method considering several variables monitored during consolidation and after consolidation. The results indicate that the proposed method is superior to the CVP as it more effectively alleviates the clogging problem. These findings could provide design criteria for dredged soil consolidation in similar projects and for scientific research and engineering practice.     

Effect of pressurization frequency and duration on the consolidation of a dredged soil using air booster vacuum preloading combined with prefabricated horizontal drains

The prefabricated horizontal drain (PHD) clogging problem often results in poor drainage and consolidation effects. To solve this problem, this paper adopts air booster vacuum preloading combined with PHDs to treat dredged soil. Laboratory model tests and microscopic tests are used to investigate the improvement effect of this method on dredged soil consolidation at different pressurization frequency and duration. The test results indicate that pressurization can effectively relieve clogging and improve the consolidation efficiency. The frequent pressurization is conducive to the consolidation at the same air-boost ratio, and the longer pressurization duration has an obvious promoting effect in the later stage of consolidation at the same pressurization frequency. Furthermore, pressurization can significantly alleviate the PHDs clogging problem has also been demonstrated from the micro perspective. These findings could provide an important reference for the treatment of dredged soil by air booster vacuum preloading combined with PHDs.     

深基坑软土地层真空降水施工技术

以某地铁站深基坑软土地层真空降水施工为例,探讨了基坑降水方式的选择及设计方法,归纳了真空降水的施工方法及管理措施,实践证明采用该法达到了基坑降水及排水固结的目的,从而取得了良好的经济效益。     

真空脱水工艺改善混凝土抗冲磨性能试验研究

采用透水模板衬与真空脱水工艺相结合的方法浇注低水灰比混凝土,探讨以中高强度配比的真空成型混凝土达到高强混凝土抗冲磨性能的可行性.试验结果表明： 降低水泥的比表面积可提高低水胶比混凝土的真空脱水率,进而提高混凝土抗冲磨性能;采用透水模板衬和真空脱水工艺相结合的方法,可使配制强度为C50的真空成型混凝土抗冲磨性能达到或超出配制强度为C70的非真空高强混凝土,由此可减少单方混凝土胶凝材料用量,有利于减少混凝土的收缩.真空脱水工艺提高混凝土抗冲磨性能的机理在于其明显降低了混凝土孔隙率,靠近表层的混凝土最可几孔径、临界孔径和平均孔径均明显减小,孔结构得到明显优化.     

Influence of prefabricated vertical drains spacing on FeCl3-vacuum consolidation of a landfill sludge

The spacing of PVDs is an essential factor affecting the consolidation effect of vacuum preloading. For exploring the influence of spacing of PVDs on the impact of sludge drainage consolidation, FeCl_3, a commonly used inorganic coagulant, was used to pretreat the sludge. In the experiment a vacuum filtration test was carried out to determine the optimal addition amount of FeCl₃, and then the landfill sludge was pretreated according to the FeCl₃ optimal addition amount. And two different spacing of PVDs were used to carry out a vacuum preloading contrast test. Then, the drainage and settlement were recorded, and water content and vane shear strength (VSS) were measured after the experiment. Finally, Mercury intrusion porosimetry (MIP) was carried out to explore the pore characteristics of the sludge further. The main conclusions are as follows: After conditioning by FeCl₃, the sludge’s flocculent structure was destroyed, the intracellular water was released, and the effect of drainage capacity was significantly improved. After the spacing of PVDs is halved, the average volume reduction ratio and shear strength increases, and the effect of advanced dewatering and volume reduction of sludge improved significantly, leading to a better consolidation effect. In the progress of vacuum drainage consolidation, halving the spacing of PVDs results in large pores transformation into small pores, and the range of drainage consolidation is greatly expanded.     

真空井点降水技术在强夯地基加固中的应用研究

结合上海市某重点工程地基处理项目,针对上部粉质粘土、下部砂质粉土的场地条件,研究了真空井点降水技术在强夯地基加固中的应用。着重分析了真空井点降水技术在降低地下水位、减少浅层土体含水量、加速超静孔隙水压力消散这3方面的作用。     

Laboratory tests of electro-osmotic consolidation combined with vacuum preloading on kaolinite using electrokinetic geosynthetics

Laboratory tests were conducted on kaolinite to investigate the effectiveness of electro-osmotic consolidation combined with vacuum preloading using electrokinetic geosynthetics (EKG). The results showed that the combined method could remove more water and induce larger surface ground settlements compared with the traditional vacuum preloading or electro-osmotic consolidation. Vacuum preloading was quite effective during the first 4?h, though the electro-osmotic consolidation took a main role in dewatering process after 9?h. The combined method could also hinder the development of cracks, induce higher negative pore water pressure and hence increase the efficiency of electro-osmotic consolidation. The results showed that deep electro-osmotic consolidation technique combined with vacuum preloading could result in significant water removal efficiency along with shorter electrode length. Furthermore, both electro-osmotic consolidation and the combined method could consolidate the soil efficiently with low energy consumption.