利用原位测试结果评价真空预压的加固效果

将③层淤泥质亚黏土看做正常固结土，前期固结 压力减去自重应力，即为真空预压产生的有效应力增 量： p vo (OCR 1) vo 。 (5) z 图 7 为根据十字板试验强度、超固结比得到的有 效应力增量随深度的变化情况。 可见， 随着深度增大， 有效应力逐渐减小， 至 8 m 处， 有效应力减少到 60 kPa 左右，至底层有效应力减小到 50%左右。说明本工程 真空度沿深度方向衰减很明显，而且衰减基本上呈线 性递减，衰减斜率约为 5 kPa/m。
0
前
言
真空排水预压法是加固软土地基的有效措施之 一，工程上应用广泛，技术经济合理，尤其适用于深 厚软弱地基。在真空预压加固软土地基中，总应力基 本上未改变，通过抽真空排水降低地基中的孔隙水压 力，引起土中有效应力的增加来增强土体的强度[1]。 近年来，对真空预压加固机理、数值模拟方法的研究 有了新的进展[2-5]， 对真空预压加固软基过程中的孔隙 水压力分布、强度增长的原位测试[6-7] 有了较多的积 累，但对于真空预压时加固软土强度增长规律和真空 度随深度衰减规律方面的认识尚不清楚。本文根据某 滨湖路段工程的原位测试资料， 对上述问题进行探讨。
Abstract: The soft soils of a lakeside road is improved by vacuum preloading. The improvement effect is verified by the vane shear tests and static penetration tests. The in-situ test results indicate that the shear strength value after improvement is obviously promoted. Based on the relevant theory and empirical formula, a procedure for deducing the over-consolidation ratio and the effective consolidation stress from shear strength is proposed. The distribution of the effective consolidation stress with depth is in accordance with the decrease of the pore water pressure with depth. Key words: vacuum preloading; in-situ test; over-consolidation ratio; effective stress; degree of vacuum
Improvement effect of vacuum preloading evaluated by in-situ tests
LOU Xiao-ming1, 2, FANG Cheng-jie1, ZHU Ya-juan2, XU Shi-long2
(1. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Shanghai Harbour Foundations Construction Group Ltd., Shanghai 200092, China)
第 35 卷 增刊 2 2013 年 .10 月
岩
土
工
程
学
报
Chinese Journal of Geotechnical Engineering
Vol.35 Supp.2 Oct. 2013
利用原位测试结果评价真空预压的加固效果
楼晓明
1，2
，范成杰 ，朱亚娟 ，徐士龙
1
2
2
(1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 上海港湾基础建设（集团）有限公司，上海 200092)
图 3 加固前后不排水抗剪强度对比图 Fig. 3 Undrained shear strengths before and after vacuum .preloading
通过上面数据分析可知，不排水抗剪强度与静力 触探试验的 ps 值可通过经验公式进行相互转化，总体 的强度增长趋势基本一致。其强度浅部增幅大，随着 深度方向而逐步下降。用静力触探换算得到的强度增 长比十字板剪切试验结果更大，这个问题有待进一步 研究。
场地土层分布： ①-1 淤泥， 流塑， 层厚 0.50～0.80 m；①-2 素填土，层厚 0.50～1.60 m；②亚黏土，流 塑，层顶标高 0.82～2.31 m，厚度 0.80～2.20 m；③ 淤泥质亚黏土，流塑，层顶标高-0.40～0.44 m，厚度 9.00～14.20 m。高压缩性，中高—高灵敏度（St 平均 为 3.81） ，工程性能差；④亚砂土，顶层标高-12.74～ -12.26 m，厚度 0.90～1.00 m。②亚黏土层、③淤泥 质亚黏土层为需要处理的土层，各土层物理力学性质 见表 1。道路沿线稳定水位标高约为 1.08～1.10 m， 基本等同于当地河水位。
增刊 2
楼晓明，等. 利用原位测试结果评价真空预压的加固效果
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图 4 真空预压强度增长机理 Fig. 4 Mechanism of shear strength growth under vacuum .preloading 图 6 加固前后超固结比对比图（静力触探试验） Fig. 6 Variation of over-consolidation ratio with depth before and after vacuum preloading (static cone penetration tests)
3
通过强度增长规律进一步评价加固 效果
真空预压加固土体是等向压力下固结的，降低土
体内各点的孔压，形成负的超静孔隙水压力。根据太 沙基有效应力原理，在总应力不变的情况下，孔压的 降低值即为有效应力的增加值。因而在真空预压加固 的整个过程中总应力不变，降低的孔隙水压力 u 就 等于增加的有效应力 z ，从而使土体在有效应力 z 作用下得到加固（图 4） 。
图 7 加固后有效应力增加值随深度变化（十字板剪切试验） Fig. 7 Variation of effective stress with depth after vacuum .preloading (vane shear tests)
图 5 加固前后超固结比对比图（十字板剪切试验） Fig. 5 Variation of over-consolidation ratio with depth before and after vacuum preloading (vane shear tests)
2
2.1
现场原位强度试验结果
十字板剪切试验
为了研究真空排水预压法加固软土地基的强度增 长规律性，在加固前后分别做了 1 组、4 组十字板剪 切试验。图 1 为加固后 S2、S4、S6、S8 孔与加固前 S11 孔的十字板剪切强度对比曲线图。
图 2 加固前后静力触探曲线对比图 Fig. 2 Static penetration curves before and after vacuum preloading
表 1 各土层的物理力学性质 Table 1 Physical and mechanical properties of soils 层 号 ①-2 ② ③ w /% 29.5 34.3 46.2 γ /(kN·m 3) 19.2 18.9 17.4 e 0.84 0.94 1.28 IP 12.5 10.8 13.8 IL 0.76 1.21 1.72 c /kPa 14.50 11.50 9.00
将所测比贯入阻力和有效自重应力代入式（1） ， 即可得到加固前后不排水抗剪强度 Su，如图 3 所示。
图 1 加固前后各孔十字板剪切强度曲线 Fig. 1 Curves of vane shear strength
根据现场分析可得出，各不同土层加固后十字板 剪切强度 cu 值增长了 20%～50%，加固效果良好。从 图 1 可发现，加固后各孔的十字板剪切强度增幅趋势 基本一致，增幅大致随着深度增加而逐渐减小，浅部 土层增加幅度最大可达到 50%左右。由图 1 可得出， 浅部土层加固后十字板强度 cu 值增量达到 10 kPa 左 右，基本上随着深度的增加而逐渐减小。不过在 6 m 处有一个增量转折点，此处的增幅最小，这可能是因 为加固前 S11 孔位于加固区外侧，与加固后检测孔有 一定距离。 2.2 静力触探试验 此路段工程中共有 12 个静力触探试验孔， 分别为 预压前孔 C11、C12 和预压后孔 C1～C10 孔。选取其 中 7 个孔作为试验样本，其静力触探曲线对比图见图 2。 通过对比分析， 可得出真空预压加固后地基中深度 10 m 以上的淤泥质黏土层的加固效果较为明显。 静力触探成果不能直接测定土的强度参数，但通 过有关的理论或经验公式可以间接确定黏性土的不排 水抗剪强度（Su） 。探头在饱和黏性土，特别是在饱和 软黏土中贯入，土体处于不排水条件（ =0） ，土的 [8] 不排水抗剪强度 Su 可用下式表示 ： q v0 Su = c ， (1) Nk 式中， v0 为垂直总压力，Nk 为经验圆锥系数，包括 探头形状系数和深基础承载力因数在内。 有资料显示， 对于正常固结和轻度超固结的非有机质黏性土，Nk 值 在 11～19 之间变化，本文中 Nk 取 15。

/(°) 8.80 13.10 3.94
1
工程概况
本湖滨道路设计路幅 40 m，全长约 0.70 km。采 用真空预压法加固，塑料排水板采用 C 型板，按梅花 形布置，间距 1.0 m，并在真空膜上覆水 1 m。