3　試驗方案

3.1　排水體參數

為了能更好地探究排水板彎折及淤堵行為對地基加固效果的影響，現選取小孔徑常規熱軋無紡布（常規組）及小孔徑防淤堵熱軋無紡布（防淤堵組）兩種濾膜進行對比試驗。兩種濾膜的孔徑、孔隙率數值接近而梯度比相差較大，通過單井模型試驗，可驗證梯度比試驗在淤泥土樣下對濾膜淤堵行為判斷的適用性；再者，現工程常用的排水板濾膜大多為小孔徑熱軋無紡布，通過兩種不同類型無紡布的單井模型試驗結果對比，可有助于試驗結果有效地反饋于實際工程。

排水板在地基中的滲流還存在一個有效影響范圍的問題。以排水板處為中心，在真空荷載的作用下，其附近一定范圍內的土體會受到負超孔隙水壓力，向排水板發生滲流。隨著土體離排水板的距離變遠，超孔隙水壓力的影響逐漸變小，當達到一定距離時，滲透力不足以克服土顆粒對水流的黏滯阻力，向排水板的滲流停止，以此距離為半徑的圓即為排水板的有效影響范圍。

為更好地模擬實際情況中排水板的滲流邊界條件，模型筒內排水板的有效排水直徑應與模型筒內徑匹配。有效排水直徑與排水體直徑之比稱為井徑比n：

式中　de——有效排水直徑，cm；

dw——排水體直徑，cm。

對于橫截面為矩形的排水板而言，可以周長相等為原則，將其視為一當量換算直徑的圓柱排水體：

式中　dp——排水板當量換算直徑，cm；

b——排水體寬度，cm；

δ——排水體厚度，cm。

JGJ 79—2012《建筑地基處理技術規范》中根據工程經驗，提出井徑比n可在15～22內取值。若取n=17，有效排水直徑取模型筒內徑de=40cm，那么可求得排水體的直徑為

若令排水板的當量換算直徑與式（3）相等，并取排水板厚度為0.45cm，利用式（2）可求得排水板的寬度為

根據上述計算，取寬度3.2cm，厚度0.45cm的排水板進行試驗。

主要針對三種不同豎向排水體進行室內單井模型對比試驗研究，三種排水體分別為：目前工程中常用的常規分離式塑料排水板、新型防淤堵整體式塑料排水板和傳統的袋裝砂井，見圖2。各試驗方案的水平排水墊層由上至下均為“一層編織布200g/m2+一層無紡布200g/m2+厚度為50mm砂墊層+一層無紡布200g/m2”，密封材料均為“兩層厚度為0.12～0.14mm密封膜”，見表1。

3.2　監測項目

為研究單井模型真空預壓加固過程中淤堵行為的發展，需對模型進行同步監測。

（1）沉降監測：在土樣頂部均勻布置4個觀測點，開啟真空泵后，每隔一段時間測量觀測點與模型筒容器頂部的高差。兩次測量之間的差值即為該觀測點在特定時間內發生的沉降。為避免土面不均勻沉降的影響，取4個觀測點的沉降平均值作為總沉降量。

（2）土體孔壓監測：在距離排水板中軸線8cm的位置，分別在土樣深度為20cm及60cm兩個點放置孔壓計，以觀測土體在真空預壓過程中孔壓的變化，從而得出超孔隙水壓力的變化規律。

（3）排水板真空度監測：分別在模型筒砂墊層處，排水板端部，排水板中部及排水板尾部外側放置真空探頭，以監測排水板真空度隨時間的變化規律。

（4）總出水量測試：跟蹤測試氣水分離器中液面的高度變化，計算出水量體積變化值。

3.3　試驗步驟

為求試驗接近實際工程，本試驗的步驟大體按照實際施工步驟：

（1）往模型桶里面填土，填土至80cm高度。

（2）制作3個不同的排水體，在排水體身上沿著長度上方向綁扎三個真空測頭，收攏真空測頭和孔壓計管線。

（3）插設排水板，將排水板用長繩綁在木棍上，解開繩子的一頭放在模型桶外，木棍連同排水體一起插入圓形模型桶的土中心，解開排水體與木棍的連接，移除木棍，靜置模型桶，使軟土回淤。

（4）土表面鋪設一層厚度為50mm的砂墊層，連同抽真空吸管，將真空測頭一起埋入砂墊層中。

（5）砂墊層上覆蓋一層編織布與一層無紡布，避免砂礫在負壓作用下頂破密封膜。

（6）覆蓋密封膜，密封膜中央剪開一道小口，以便步驟②收攏的管線穿入，連接各類儀器，密封膜與桶頂、管線之間用密封膠密封，隔絕大氣。

（7）真空吸管另一端接入氣水分離器，氣水分離器與真空泵之間用真空調壓閥連接，以調節真空壓力，完成連接各類監測儀器和抽真空系統之后，開始測讀各項監測內容的初始讀數，如孔壓、沉降等，如圖3所示。

（8）開啟真空泵、自動測度儀等儀器，開始讀數。