塑料排水板內(nèi)真空壓力測(cè)試?yán)碚摲治黾霸囼?yàn)研究

張文彬, 劉增祥, 雷秋生, 彭 劼

(1. 江蘇省紡織工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司蘇州勘察分公司，江蘇 蘇州 215000；2. 河海大學(xué) 土木與交通學(xué)院，江蘇 南京 210098)

0 引 言

現(xiàn)場(chǎng)真空壓力的測(cè)量(包括膜下真空度、排水板內(nèi)真空壓力)是真空預(yù)壓加固軟基監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容，可為工程設(shè)計(jì)、加固效果分析以及真空預(yù)壓機(jī)理研究提供重要基礎(chǔ)資料。真空壓力監(jiān)測(cè)是自20世紀(jì)80年代真空預(yù)壓法在我國(guó)用于加固軟土地基獲得真正成功之后才開始的，婁炎[1]首次公開了真空表的結(jié)構(gòu)、埋設(shè)技術(shù)和測(cè)試方法。目前該技術(shù)[2-5]普遍運(yùn)用于監(jiān)測(cè)膜下真空度，均能取得滿意的效果，但對(duì)監(jiān)測(cè)排水板內(nèi)的真空壓力效果欠佳。目前部分研究[6-7]并未詳細(xì)介紹排水板內(nèi)真空壓力的測(cè)量方法及測(cè)量結(jié)果修正與否，因此很難判斷其測(cè)量結(jié)果的可靠性。朱群峰等[8]、蔣基安等[9]使用真空表對(duì)排水板內(nèi)真空壓力進(jìn)行了測(cè)量，但未對(duì)真空表測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。胡鈾[10]使用真空表和孔隙水壓力計(jì)兩種方法對(duì)排水板內(nèi)真空壓力進(jìn)行了測(cè)量，試驗(yàn)結(jié)果表明，真空表的測(cè)量結(jié)果波動(dòng)較大，且結(jié)果偏差較大，孔壓計(jì)的測(cè)量結(jié)果需要根據(jù)沉降資料進(jìn)行修正，但未給出修正公式。

綜上所述，國(guó)內(nèi)外對(duì)排水板內(nèi)真空壓力具體測(cè)量方法的研究仍鮮有報(bào)道?；谏鲜鲈?，首先對(duì)排水板內(nèi)真空壓力的定義進(jìn)行了闡述。在考慮土體的固結(jié)沉降和排水板內(nèi)水位的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了孔壓計(jì)及真空表實(shí)測(cè)結(jié)果計(jì)算排水板內(nèi)真空壓力的修正公式，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果證實(shí)了理論推導(dǎo)的正確性。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工程中，建議采用孔壓計(jì)監(jiān)測(cè)排水板內(nèi)真空壓力。

1 理論分析

1.1 排水板內(nèi)真空壓力的定義

排水板內(nèi)真空壓力是指排水板內(nèi)由泵引起的壓力減少值，也即使土體排水固結(jié)的有效應(yīng)力(與真空度類似，用負(fù)壓的絕對(duì)值表示)。排水板內(nèi)真空壓力數(shù)值上應(yīng)為抽真空設(shè)備提供的真空壓力值，需扣除抽真空設(shè)備至地面濾管與排水板接頭處的真空壓力損失值(包括管道及濾管內(nèi)的沿程損失、彎道處及濾管和排水板接頭處的局部損失)，再扣除接頭處至測(cè)點(diǎn)排水板內(nèi)真空壓力的沿程損失值，如式(1)：

(1)

式中 ：P為排水板內(nèi)的真空壓力值；Pz為抽真空設(shè)備提供的真空壓力值；Pj為抽真空設(shè)備至地面排水板頭處真空壓力的損失值；p為排水板內(nèi)真空壓力沿程損失的密度函數(shù)；l為地面排水板頭處至測(cè)點(diǎn)處的排水板長(zhǎng)度。其中，Pz-Pj即為地面排水板頭處的真空度，現(xiàn)場(chǎng)工程中，可直接測(cè)量該處的真空度。

當(dāng)測(cè)點(diǎn)在排水板內(nèi)水位以下時(shí)，排水板內(nèi)真空壓力需考慮測(cè)點(diǎn)處水壓力的影響。抽真空狀態(tài)下排水板內(nèi)水位液面附近的氣壓值及測(cè)點(diǎn)處的孔隙水壓力如式(2)、式(3)：

(2)

(3)

式中：Pw為抽真空狀態(tài)下排水板內(nèi)水面附近的真空壓力；u為抽真空狀態(tài)下排水板內(nèi)測(cè)點(diǎn)處的孔隙水壓力；lw為地面排水板頭處至排水板內(nèi)水面的排水板長(zhǎng)度；h為排水板內(nèi)水面至測(cè)點(diǎn)處水柱高度；γw為水的重度。

將式(2)、式(3)代入式(1)可得：

P=-u+γwh

(4)

由式(4)可知，當(dāng)測(cè)點(diǎn)在排水板內(nèi)水位以下時(shí)，孔隙水壓力計(jì)實(shí)測(cè)結(jié)果需進(jìn)行修正。

1.2 排水板內(nèi)水位的探討

真空預(yù)壓的布置形式類似于輕型井點(diǎn)排水。抽真空前期，土體出水量較大，此時(shí)排水板內(nèi)水位應(yīng)在地面附近。由于真空預(yù)壓一般用于處理軟土、淤泥、淤泥質(zhì)土等滲透性較差的土體，到了抽真空中后期，加固后土體透系數(shù)很小，尤其是排水板周圍一定范圍的土柱部位。筆者依托溫州某吹填造陸工程，在加固后試驗(yàn)區(qū)通過(guò)挖土方式，測(cè)定了泥面下50 cm深度處距離排水板不同水平距離土體的含水率，如圖1。由試驗(yàn)結(jié)果可知：真空預(yù)壓加固后，在排水板周圍一定范圍內(nèi)形成了一段含水率較小的土柱。通過(guò)對(duì)土柱進(jìn)行變水頭滲透試驗(yàn)，其滲透系數(shù)僅為10-8～10-7cm/s，排水板相當(dāng)于被一密封層包裹，導(dǎo)致土體出水量很小[11]。此時(shí)，在持續(xù)抽真空狀態(tài)下，排水板內(nèi)被水充滿，通過(guò)排水板排出的水量與土體流入排水板的水量處于一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。因此，在持續(xù)抽真空狀態(tài)下，排水板內(nèi)應(yīng)是始終充滿水，此時(shí)排水板內(nèi)水位也應(yīng)在泥面附近。

圖1 距排水板不同水平距離的土體含水率Fig. 1 Soil water content with respect to different horizontaldistance from drainage plates

1.3 孔隙水壓力計(jì)測(cè)量結(jié)果修正公式

實(shí)際工程中，一般將多個(gè)孔壓計(jì)直接綁扎在排水板的不同部位，以達(dá)到測(cè)量排水板內(nèi)真空壓力變化的目的。因此，在實(shí)際計(jì)算中，可將式(1)改寫為式(5)：

(5)

(6)

式中：Pk、Pi、Pi-1分別表示第k個(gè)、第i個(gè)、第i-1個(gè)孔壓計(jì)處排水板內(nèi)真空壓力值；n為沿排水板綁扎的孔壓計(jì)總數(shù)；li、li-1分別表示第i個(gè)、第i-1個(gè)孔壓計(jì)至地面排水板頭的排水板長(zhǎng)度；pi表示第i個(gè)、第i-1個(gè)孔壓計(jì)間排水板內(nèi)真空壓力單位長(zhǎng)度的沿程損失。

孔壓計(jì)測(cè)量結(jié)果修正示意見圖2。圖2中：l為孔壓計(jì)初始埋設(shè)深度(即泥面排水板頭至孔壓計(jì)處的排水板長(zhǎng)度)；hw0為板內(nèi)初始水位距地面的距離(即初始地下水位)；S為孔壓計(jì)沉降量；ΔS為地面沉降量；Δh為排水板內(nèi)水位的變化量。

圖2 孔壓計(jì)與真空表測(cè)量結(jié)果修正示意Fig. 2 Modification of the measured results of the piezometers andvacuum gauges

根據(jù)圖2可得：

h=l+S-Δh-hw0

(7)

將式(7)代入式(4)可得：

P=-u+γw(l+S-Δh-hw0)

(8)

由式(8)可知，當(dāng)測(cè)點(diǎn)在排水板內(nèi)水位以下時(shí)，真空壓力P為孔壓計(jì)沉降量S及排水板內(nèi)水位的變化量Δh的變量。因此，孔隙水壓力計(jì)實(shí)測(cè)結(jié)果需進(jìn)行水位及沉降修正。同時(shí)，可得第i個(gè)、第i-1個(gè)孔壓計(jì)處排水板內(nèi)的真空壓力：

Pi=-ui+γw(li+Si-Δh-hw0)

(9)

Pi-1=-ui-1+γw(li-1+Si-1-Δh-hw0)

(10)

將式(9)、式(10)代入式(6)可得：

(11)

(12)

(13)

式中：ui、ui-1為第i個(gè)、第i-1個(gè)孔壓計(jì)讀數(shù)；ζi為第i個(gè)、第i-1個(gè)孔壓計(jì)間土體的壓縮量與其初始厚度的比值(即第i個(gè)、第i-1個(gè)孔壓計(jì)間土體的壓縮率)。ζi可根據(jù)分層沉降的數(shù)據(jù)求得，當(dāng)無(wú)分層沉降的數(shù)據(jù)時(shí)，也可考慮假定土體均勻固結(jié)，用地面沉降與加固土體初始厚度的比值ζ代替。

由此可見，根據(jù)式(5)和式(13)即可求出排水板內(nèi)真空壓力，也可根據(jù)式(13)直接判斷真空壓力沿排水板的損失程度。

1.4 真空表測(cè)量結(jié)果修正公式

張功新等[12]根據(jù)氣體狀態(tài)方程和平衡方程，推導(dǎo)出了某點(diǎn)真空表反應(yīng)的真空度值與孔壓計(jì)反應(yīng)的孔壓值的理論關(guān)系式。但在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，塑料軟管底端與排水板綁扎在一起，形成一個(gè)連通器。一旦抽真空開始，排水板內(nèi)的真空壓力首先降低，軟管內(nèi)水面上氣體壓強(qiáng)仍保持為大氣壓力，促使管內(nèi)水位下降以保持軟管底孔隙水壓力的平衡。當(dāng)管內(nèi)水位下降仍不能保持這種平衡時(shí)，管內(nèi)氣體就會(huì)溢出，此時(shí)不滿足氣體三定律的基本要求，氣態(tài)方程不能成立，即不可用張功新等[12]推導(dǎo)出的理論關(guān)系式進(jìn)行換算。婁炎[13]在有機(jī)玻璃管內(nèi)水面上抽真空時(shí)，發(fā)現(xiàn)置于有機(jī)玻璃管內(nèi)、用于水下量測(cè)真空度的塑料軟管中有氣體排出，看到氣泡排到大管中。隨著大管內(nèi)氣壓的降低，塑料軟管上部空間的氣體不斷排出，以滿足塑料軟管底部端口位置的壓力平衡。因此，對(duì)于真空表測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正時(shí)，應(yīng)該考慮是否有氣體從管內(nèi)溢出。當(dāng)管內(nèi)有氣體溢出時(shí)，真空管內(nèi)被氣體充滿，此時(shí)真空表讀數(shù)即為真空管底部端口的孔隙水壓力。當(dāng)管內(nèi)無(wú)氣體溢出時(shí)，管內(nèi)氣體滿足氣態(tài)平衡方程，即可用文獻(xiàn)[12]的方法進(jìn)行修正。筆者將通過(guò)公式推導(dǎo)，用公式判斷管內(nèi)是否有氣體溢出，并分別進(jìn)行修正。

真空表測(cè)量結(jié)果修正示意見圖2。圖2中：l0為軟管露出地面部分的長(zhǎng)度；hw為抽真空某時(shí)刻軟管內(nèi)水位距地面的距離；lw為hw范圍內(nèi)軟管的長(zhǎng)度(由于軟管隨著土體的壓縮而彎曲，lw>hw)；hv為抽真空某時(shí)刻軟管內(nèi)水位至管底端口的水柱高度；lv為hv范圍內(nèi)軟管的長(zhǎng)度。

推導(dǎo)過(guò)程中，假定軟管內(nèi)氣體的溫度及其截面面積在整個(gè)抽真空過(guò)程中保持不變，并忽略真空管內(nèi)水蒸氣和孔隙水滲流的影響；假定整個(gè)加固土體均勻固結(jié)。則可得：

(14)

式中：ζ為抽真空某時(shí)刻地面沉降與加固土體初始厚度的比值。

1)當(dāng)管內(nèi)無(wú)氣體溢出時(shí)，hv>0，lw≤l，此時(shí)管內(nèi)氣體滿足氣體平衡方程：

P0V0=(P0-Pt)Vt

(15)

式中：P0為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；Pt為抽真空某時(shí)刻真空表讀數(shù)；V0為真空管內(nèi)空氣在初始狀態(tài)時(shí)的體積；Vt為真空管內(nèi)空氣在抽真空某時(shí)刻時(shí)的體積。則：

V0=(l0+hw0)A

(16)

Vt=(l0+lw)A

(17)

式中：A為真空管的橫截面面積。

將式(16)、式(17)代入式(15)，得：

(18)

由真空表讀數(shù)及軟管內(nèi)水柱高度計(jì)算軟管底端孔隙水壓力，得：

u=-Pt+γwhv

(19)

lv=l-lw

(20)

將式(14)、公式(20)代入(19)，得：

u=-Pt+γw(1 -ζ)(l-lw)

(21)

2)當(dāng)hv=0時(shí)，即表明管內(nèi)有氣體溢出，此種情況發(fā)生在測(cè)點(diǎn)位于地下水位以上及地下水位以下一段距離內(nèi)。此時(shí)，真空管內(nèi)被氣體充滿，真空表讀數(shù)Pt與負(fù)壓狀態(tài)下排水板內(nèi)測(cè)點(diǎn)處的孔隙水壓力u滿足：

u=-Pt

(22)

由于管內(nèi)有氣體溢出，使得管內(nèi)氣體不滿足氣體平衡方程。將真空表測(cè)量結(jié)果代入式(18)計(jì)算的lw滿足：

lw>l

(23)

綜上所述，lw與l的大小關(guān)系可作為判斷管內(nèi)是否有氣體溢出的依據(jù)，在對(duì)真空表測(cè)量結(jié)果修正時(shí)，需先將真空表測(cè)量結(jié)果代入式(18)計(jì)算的lw，并通過(guò)式(24)進(jìn)行修正：

(24)

最后，根據(jù)式(5)和式(13)即可求出排水板內(nèi)的真空壓力。

綜上所述，對(duì)于孔壓計(jì)實(shí)測(cè)結(jié)果，可依據(jù)式(5)、式(13)計(jì)算排水板內(nèi)真空壓力；對(duì)于真空表實(shí)測(cè)結(jié)果，可依據(jù)式(18)、式(24)先計(jì)算測(cè)點(diǎn)處的孔壓值，再依據(jù)式(5)、式(13)計(jì)算排水板內(nèi)真空壓力。

2 實(shí)測(cè)結(jié)果分析

2.1 試驗(yàn)案例1

婁炎[13]曾使用孔壓計(jì)和真空表對(duì)一充滿水的鋼管井內(nèi)的真空壓力進(jìn)行了試驗(yàn)研究，如圖3。試驗(yàn)所用鋼管井內(nèi)徑23 cm，深近28 m，內(nèi)裝清潔水，水面距管口0.56 m。試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)深度，見表1。真空表采用的細(xì)尼龍管，外徑為6 mm，內(nèi)徑為4 mm，管一端連接真空表，另一端通過(guò)鋼管井上的法蘭密封聯(lián)接裝置置于水下的設(shè)計(jì)位置。孔壓計(jì)置于真空表測(cè)點(diǎn)的相同設(shè)計(jì)位置。

圖3 真空表與孔壓計(jì)在鋼管中的位置Fig. 3 Location of piezometers and vacuum gauges in the steel tube

儀器編號(hào)埋深/m孔壓計(jì)實(shí)測(cè)值/kPa真空壓力沿程損失/(kPa·m-1)真空壓力/kPa水面096(真空表測(cè))—9611.44-82.810.1095.8626.44-33.720.1095.35311.4412.02-0.0195.40416.4463.75-0.0195.46526.44161.70-0.0596.00

抽真空后，孔壓計(jì)實(shí)測(cè)值及使用式(5)、式(13)計(jì)算真空壓力、真空壓力沿程損失，計(jì)算結(jié)果見表1及圖4，其中ζi=0。由試驗(yàn)結(jié)果可知：孔壓計(jì)實(shí)測(cè)值不能作為排水板內(nèi)真空壓力直接使用；修正后，對(duì)于密閉的鋼管井抽真空，水面上、下真空壓力基本一致，且沿深度無(wú)變化，符合密封鋼管井中流體壓力傳遞規(guī)律(即不存在壓力的損失)。

真空表實(shí)測(cè)值如表2、圖4。

圖4 孔壓計(jì)及真空表測(cè)量結(jié)果修正Fig. 4 Modification of the measured results of the piezometers andvacuum gauges

將鋼管井的水面作為圖2中的地面，可得hw0=0。用式(5)、(13)、(18)、(24)計(jì)算真空壓力沿程損失及真空壓力如表2、圖4。由試驗(yàn)結(jié)果可知： 1號(hào)點(diǎn)計(jì)算值lw為9.34 m，其值大于l值，真空管將產(chǎn)生氣體溢出現(xiàn)象，其真空表實(shí)測(cè)值為84.5 kPa。2、3、4、5號(hào)點(diǎn)lw均小于l值，真空管內(nèi)存在一段距離的水柱，其真空表實(shí)測(cè)值分別為62、60、61、59 kPa，實(shí)測(cè)結(jié)果較為接近。排水板內(nèi)真空度沿深度的變化規(guī)律呈現(xiàn)淺部衰減較快，深部變化不大的特征。

以公式推導(dǎo)說(shuō)明出現(xiàn)上述情況的原因：

當(dāng)hv>0，即管內(nèi)無(wú)氣體溢出時(shí)，軟管內(nèi)空氣滿足氣體平衡方程，即式(18)，由軟管內(nèi)水柱高度計(jì)算的軟管底端孔隙水壓力滿足式(21)。由于管內(nèi)儀器的相對(duì)位置不發(fā)生改變，可得ζ=0，式(21)變?yōu)椋?/p>

u=-Pt+γw(l-lw)

(25)

同時(shí)，由鋼管內(nèi)水柱高度計(jì)算的軟管底端孔隙水壓力為：

u=-Pz+γwl

(26)

聯(lián)立式(18)、式(25)、式(26)，解得：

(27)

由式(27)可知：當(dāng)測(cè)點(diǎn)處于水位以下一定深度，在抽真空時(shí)管內(nèi)無(wú)氣體溢出現(xiàn)象時(shí)，該測(cè)點(diǎn)處的真空表讀數(shù)Pt、軟管內(nèi)水位下降的高度lw僅是水面上軟管長(zhǎng)度l0的函數(shù)，Pt及l(fā)w理論上應(yīng)為定值。取l0=1.95 m(2、5測(cè)點(diǎn)的l0，見表2，計(jì)算可得Pt=63.7 kPa，lw=3.30 m，與實(shí)測(cè)值較為相符。表明：當(dāng)l0一定，距水面深度大于lw=3.30 m的測(cè)點(diǎn)的真空表讀數(shù)理論上都應(yīng)是相等的。文獻(xiàn)[8,10]中排水板內(nèi)真空度沿深度的變化規(guī)律也呈現(xiàn)淺部衰減較快，深部變化不大的特征，符合筆者的理論推導(dǎo)及實(shí)測(cè)結(jié)果。因此，真空表實(shí)測(cè)值不能作為排水板內(nèi)真空壓力直接使用。

經(jīng)修正后，排水板內(nèi)真空壓力在水中的壓力傳遞存在一定損失，不符合密封鋼管井中流體壓力的傳遞規(guī)律。這可能是由于：軟管本身的彎曲變形且在真空壓力下管壁收縮等因素，導(dǎo)致其截面面積減少，而真空表實(shí)測(cè)結(jié)果的修正公式是基于真空管截面面積不變的假設(shè)下推導(dǎo)的。

2.2 試驗(yàn)案例2

2.2.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)土樣取自溫州某吹填造陸工程，利用泥漿泵從吹填區(qū)抽出泥漿后直接灌入試驗(yàn)池中。試樣主要物理性質(zhì)指標(biāo)如表3，可知吹填流泥黏粒含量高達(dá)50%，粉粒的含量達(dá)到47%，表現(xiàn)出高含水率、高黏粒特征。

表3 試樣主要物理性質(zhì)指標(biāo) Table 3 Main physical property indicators of samples

試驗(yàn)裝置如圖5、圖6，主要裝置包括試驗(yàn)池、排水系統(tǒng)、調(diào)壓系統(tǒng)和量測(cè)系統(tǒng)。試驗(yàn)池平面尺寸為2.4 m×2.4 m，深為1.9 m，其中加固土體深度為1.8 m。采用A型排水板，排水板間距為60 cm，正方形布置，打設(shè)深度為1.8 m?？讐河?jì)及真空表計(jì)劃埋深分別為泥面下40、100、150 cm，孔壓計(jì)及真空表安裝如圖7。

圖5 試驗(yàn)裝置示意Fig. 5 Schematic of experimental devices

圖6 試驗(yàn)加固剖面示意Fig. 6 Reinforcement profile of the test

圖7 孔壓計(jì)及真空表安裝Fig. 7 Installation of the piezometers and vacuum gauges

試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)池采用40～80 kPa的真空梯度，真空表分別安裝在穩(wěn)壓桶上及水平濾管中，用以測(cè)定泵及濾管中的真空壓力。泵及濾管中的真空度時(shí)程曲線如圖8。由試驗(yàn)結(jié)果可知：泵及濾管中真空度的變化規(guī)律基本一致且差值為3.9 kPa。試驗(yàn)結(jié)果表明：抽真空設(shè)備至地面處排水板頭的真空壓力損失值為3.9 kPa。

圖8 泵及濾管中真空度時(shí)程曲線Fig. 8 Vacuum time-history curve in pump and filter

泥面沉降發(fā)展過(guò)程及不同深度處孔壓計(jì)讀數(shù)時(shí)程曲線如圖9、圖11。計(jì)算的土體壓縮率時(shí)程曲線如圖10。

圖9 泥面沉降時(shí)程曲線Fig. 9 Time-history curve of soil surface settlements

圖10 壓縮率時(shí)程曲線Fig. 10 Time-history curve of compaction ratio

圖11 不同深度處孔壓計(jì)讀數(shù)時(shí)程曲線Fig. 11 Time-history curve of piezometers reading at different depths

2.2.2 孔壓計(jì)測(cè)量結(jié)果修正

直接取孔壓計(jì)實(shí)測(cè)值(圖11)的絕對(duì)值作為真空壓力，通過(guò)修正，孔壓計(jì)測(cè)真空壓力、孔壓計(jì)測(cè)真空壓力沿程損失、真空壓力沿程損失統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖12、表4。由圖12、表4可知：采用孔壓計(jì)實(shí)測(cè)值的絕對(duì)值作為真空壓力，由于未考慮土體固結(jié)沉降及排水板內(nèi)水位的影響，真空壓力沿程損失較大，在0～40 cm、40～150 cm深度范圍內(nèi)的損失值分別為14.65、10 kPa/m；經(jīng)修正后的真空壓力，0～40 cm、40～150 cm深度范圍內(nèi)的損失值分別為7.2、2.8 kPa/m，真空壓力的沿程損失明顯小于未修正數(shù)據(jù)。孔壓計(jì)測(cè)真空壓力沿程損失時(shí)程曲線較為平穩(wěn)、波動(dòng)較小，表明使用孔壓計(jì)監(jiān)測(cè)真空壓力的方法穩(wěn)定性較好。

表4 真空壓力沿程損失統(tǒng)計(jì) Table 4 Table of vacuum pressure loss along the tube

注：孔壓計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)為孔壓計(jì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的絕對(duì)值

2.2.3 真空表測(cè)量結(jié)果修正

通過(guò)修正，由圖13、表4可知：由于監(jiān)測(cè)深度較淺，最深處在泥面下1.5 m，運(yùn)用式(18)計(jì)算的lw>l，即u=-Pt。因此，真空表實(shí)測(cè)結(jié)果計(jì)算的排水板內(nèi)真空壓力的變化規(guī)律及真空壓力沿程損失規(guī)律基本與孔壓測(cè)量結(jié)果一致。如圖14，真空表測(cè)真空壓力沿程損失時(shí)程曲線波動(dòng)很大，個(gè)別點(diǎn)甚至存在負(fù)值(即真空壓力沿程增長(zhǎng))，表明使用真空表測(cè)量真空壓力的方法穩(wěn)定性較差。

圖13 真空表測(cè)真空壓力Fig. 13 Measurement of vacuum pressure by vacuum gauges

圖14 真空表測(cè)真空壓力沿程損失Fig. 14 Vacuum pressure loss along the tube measuredby vacuum gauges

3 結(jié) 論

1)首先對(duì)排水板內(nèi)真空壓力的定義進(jìn)行了闡述，通過(guò)分析表明孔壓計(jì)及真空表實(shí)測(cè)結(jié)果不能直接作為真空壓力使用，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行水位及沉降修正，并推導(dǎo)了孔壓計(jì)及真空表實(shí)測(cè)結(jié)果計(jì)算排水板內(nèi)真空壓力的修正公式。

2)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果，在測(cè)量深度較大時(shí)，真空表實(shí)測(cè)排水板內(nèi)真空度沿深度的變化規(guī)律呈現(xiàn)淺部衰減較快，深部變化不大的特征，不能直接作為真空壓力使用。通過(guò)修正公式計(jì)算排水板內(nèi)真空壓力，參數(shù)較多且難以準(zhǔn)確測(cè)定、計(jì)算復(fù)雜、公式假定較多、結(jié)果偏差較大且測(cè)試穩(wěn)定性較差。

3)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果，孔壓計(jì)實(shí)測(cè)排水板內(nèi)孔隙水壓力包含水柱產(chǎn)生的水壓力，不能直接作為真空壓力使用。通過(guò)修正公式計(jì)算排水板內(nèi)真空壓力，參數(shù)簡(jiǎn)單易得、計(jì)算簡(jiǎn)便、計(jì)算值較為符合實(shí)際且穩(wěn)定性較好。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工程中，建議采用孔壓計(jì)監(jiān)測(cè)排水板內(nèi)真空壓力。