孔隙變化對吹填土地基真空預壓固結的影響
吹填地基真空加固過(guò)程中，吹填土由液體泥漿變?yōu)楣虘B(tài)土體，其孔隙降低非常大。由于土體的滲透性和壓縮性是孔隙比的函數，因此，吹填土在固結過(guò)程中固結系數變化很大，而現行設計方法中固結系數取為常數，這導致預測結果和實(shí)際結果差異較大。為考慮固結過(guò)程中孔隙變化對固結過(guò)程的影響，推導了真空荷載作用下土體固結系數與有效應力的關(guān)系，并將該關(guān)系應用于巴隆固結理論，從而建立吹填土地基真空固結分析模型。通過(guò)室內模型試驗，驗證了該模型的合理性。計算結果表明，考慮孔隙變化的影響時(shí)，吹填土地基前期固結速度快，而在后期逐漸變慢。由于排水面附近土體滲透系數迅速降低，阻礙了周?chē)馏w中孔隙水向排水面排出，因此，真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)認為與現行固結設計方法計算結果相比，吹填土地基后期固結速度慢，總體固結時(shí)間長(cháng)。
引 言
吹填造陸已經(jīng)成為天津造陸的主要途徑。吹填剛完成時(shí)，吹填淤泥孔隙比非常大，含水率很高，處于流動(dòng)狀態(tài)，需要進(jìn)行加固處理，而真空預壓是處理吹填土地基最有效的加固方法，且其施工工藝已相對成熟，因此，真空預壓處理吹填地基的方法廣泛應用于天津沿海地區圍海造陸工程實(shí)踐，并取得良好的經(jīng)濟效益。
為了取得理想的預壓效果和控制施工質(zhì)量，在真空預壓軟土地基設計中需要分析真空荷載作用下吹填土地基的固結變形過(guò)程。目前的計算方法主要有解析法和數值法。陳環(huán)等、閆澍旺等提出負壓作用下地基固結度的計算公式與正壓作用下相同;葉柏榮等、董志良在砂井固結理論的基礎上，推導了真空預壓以及真空聯(lián)合堆載預壓加固地基的固結解析解。在Biot 固結理論基礎上，陳環(huán)等利用差分法，閆澍旺等采用線(xiàn)彈性有限元法，沈珠江等、彭劼等、劉加才等、陳小丹等采用彈塑性有限元法，林豐等用邊界元法對真空預壓地基工程進(jìn)行了二維固結分析;劉加才等、董志良等、陳平山等、孫立強等采用彈性有限元，陳析等采用黏彈塑性有限元，劉漢龍等、徐立新等采用彈塑性有限元進(jìn)行了三維固結分析，并與監測結果進(jìn)行了對比。在這些計算方法中，軟土地基真空預壓固結計算的模型和參數基本是沿用堆載下的固結理論和參數，因此，計算過(guò)程中的滲透系數和固結系數等參數保持為常數，只是計算模型的邊界條件采用真空壓力。
為了考慮滲透系數對固結的影響，董志良等采用三維Biot 固結理論研究了真空預壓條件下考慮滲透系數變化時(shí)地基的固結過(guò)程，結果表明，在此情況下地基有沉降小、固結過(guò)程較慢、相應的固結時(shí)間長(cháng)等特點(diǎn)。但該方法針對一般軟土地基，計算結果表明，考慮滲透系數變化時(shí)其效果不是很明顯，因此，在一般的軟土地基固結過(guò)程中考慮滲透系數變化的意義不是很大，且該分析結果沒(méi)有得到有效驗證。
與一般的軟土加固不同，吹填土在加固過(guò)程中經(jīng)歷了從液態(tài)到固態(tài)的變化過(guò)程，孔隙比有顯著(zhù)的改變。大量的試驗結果表明，土體的滲透系數和固結系數等參數與固結壓力以及孔隙比有密切的關(guān)系，因此，吹填土在真空固結過(guò)程中的滲透系數和固結系數將發(fā)生顯著(zhù)的改變，如果采用現行固結設計方法將無(wú)法得到正確的固結過(guò)程。吹填土現場(chǎng)測試的結果也表明，無(wú)論是固結沉降量還是沉降過(guò)程預測，理論計算值與實(shí)際沉降值都有較大的差異。因此，迫切需要建立合理的真空荷載作用下吹填土地基的固結模型。
為了解決理論與實(shí)際結果不一致的現象，本文通過(guò)研究真空荷載作用下吹填土的變形、滲流特性，在巴隆軸對稱(chēng)固結理論基礎上，建立考慮固結參數隨孔隙比變化而變化的吹填土真空預壓固結計算模型，并通過(guò)室內模型試驗證明該模型的合理性。
結論
通過(guò)該模型和現行固結設計模型的分析、對比，得到如下結論：
(1)在固結的初始階段，由于土體的孔隙比較大，土體的滲透系數和壓縮系數都比較大，且土體的固結系數大，因此，土體的固結速度非�？�。隨著(zhù)固結的進(jìn)行，土體孔隙比減小，土體滲透系數和壓縮系數都降低，固結系數也在降低，因此，固結速度逐漸變慢。
(2)土體在固結過(guò)程中，隨著(zhù)離排水板徑向距離的增加，土體的滲透系數逐漸增加。在離排水板距離非常近的位置，滲透系數降低非�？�，這相當于在排水板附近形成一透水性較小的土層。
(3)由于排水板附近透水性較小的土層會(huì )阻礙周?chē)馏w的孔隙水排出，變參數模型計算得到的固結速度總體要慢，固結時(shí)間更長(cháng)，計算的結果更符合模型試驗結果。
