3　试验方案

3.1　排水体参数

为了能更好地探究排水板弯折及淤堵行为对地基加固效果的影响，现选取小孔径常规热轧无纺布（常规组）及小孔径防淤堵热轧无纺布（防淤堵组）两种滤膜进行对比试验。两种滤膜的孔径、孔隙率数值接近而梯度比相差较大，通过单井模型试验，可验证梯度比试验在淤泥土样下对滤膜淤堵行为判断的适用性；再者，现工程常用的排水板滤膜大多为小孔径热轧无纺布，通过两种不同类型无纺布的单井模型试验结果对比，可有助于试验结果有效地反馈于实际工程。

排水板在地基中的渗流还存在一个有效影响范围的问题。以排水板处为中心，在真空荷载的作用下，其附近一定范围内的土体会受到负超孔隙水压力，向排水板发生渗流。随着土体离排水板的距离变远，超孔隙水压力的影响逐渐变小，当达到一定距离时，渗透力不足以克服土颗粒对水流的黏滞阻力，向排水板的渗流停止，以此距离为半径的圆即为排水板的有效影响范围。

为更好地模拟实际情况中排水板的渗流边界条件，模型筒内排水板的有效排水直径应与模型筒内径匹配。有效排水直径与排水体直径之比称为井径比n：

式中　de——有效排水直径，cm；

dw——排水体直径，cm。

对于横截面为矩形的排水板而言，可以周长相等为原则，将其视为一当量换算直径的圆柱排水体：

式中　dp——排水板当量换算直径，cm；

b——排水体宽度，cm；

δ——排水体厚度，cm。

JGJ 79—2012《建筑地基处理技术规范》中根据工程经验，提出井径比n可在15～22内取值。若取n=17，有效排水直径取模型筒内径de=40cm，那么可求得排水体的直径为

若令排水板的当量换算直径与式（3）相等，并取排水板厚度为0.45cm，利用式（2）可求得排水板的宽度为

根据上述计算，取宽度3.2cm，厚度0.45cm的排水板进行试验。

主要针对三种不同竖向排水体进行室内单井模型对比试验研究，三种排水体分别为：目前工程中常用的常规分离式塑料排水板、新型防淤堵整体式塑料排水板和传统的袋装砂井，见图2。各试验方案的水平排水垫层由上至下均为“一层编织布200g/m2+一层无纺布200g/m2+厚度为50mm砂垫层+一层无纺布200g/m2”，密封材料均为“两层厚度为0.12～0.14mm密封膜”，见表1。

3.2　监测项目

为研究单井模型真空预压加固过程中淤堵行为的发展，需对模型进行同步监测。

（1）沉降监测：在土样顶部均匀布置4个观测点，开启真空泵后，每隔一段时间测量观测点与模型筒容器顶部的高差。两次测量之间的差值即为该观测点在特定时间内发生的沉降。为避免土面不均匀沉降的影响，取4个观测点的沉降平均值作为总沉降量。

（2）土体孔压监测：在距离排水板中轴线8cm的位置，分别在土样深度为20cm及60cm两个点放置孔压计，以观测土体在真空预压过程中孔压的变化，从而得出超孔隙水压力的变化规律。

（3）排水板真空度监测：分别在模型筒砂垫层处，排水板端部，排水板中部及排水板尾部外侧放置真空探头，以监测排水板真空度随时间的变化规律。

（4）总出水量测试：跟踪测试气水分离器中液面的高度变化，计算出水量体积变化值。

3.3　试验步骤

为求试验接近实际工程，本试验的步骤大体按照实际施工步骤：

（1）往模型桶里面填土，填土至80cm高度。

（2）制作3个不同的排水体，在排水体身上沿着长度上方向绑扎三个真空测头，收拢真空测头和孔压计管线。

（3）插设排水板，将排水板用长绳绑在木棍上，解开绳子的一头放在模型桶外，木棍连同排水体一起插入圆形模型桶的土中心，解开排水体与木棍的连接，移除木棍，静置模型桶，使软土回淤。

（4）土表面铺设一层厚度为50mm的砂垫层，连同抽真空吸管，将真空测头一起埋入砂垫层中。

（5）砂垫层上覆盖一层编织布与一层无纺布，避免砂砾在负压作用下顶破密封膜。

（6）覆盖密封膜，密封膜中央剪开一道小口，以便步骤②收拢的管线穿入，连接各类仪器，密封膜与桶顶、管线之间用密封胶密封，隔绝大气。

（7）真空吸管另一端接入气水分离器，气水分离器与真空泵之间用真空调压阀连接，以调节真空压力，完成连接各类监测仪器和抽真空系统之后，开始测读各项监测内容的初始读数，如孔压、沉降等，如图3所示。

（8）开启真空泵、自动测度仪等仪器，开始读数。