超軟土排水體防淤堵方法及機理研究

《超軟土排水體防淤堵方法及機理研究》是依託河海大學，由周源擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：超軟土排水體防淤堵方法及機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周源
• 依託單位：河海大學

項目摘要

圍海造田、軟土地基處理、淤泥堆場處理等超軟土排水工程中，排水體過濾材料通常會遇到淤堵問題，導致無法有效地快速降低超軟土含水率。影響排水體淤堵的主要因素有兩點：（1）排水界面上的應力、水力條件；（2）過濾材料自身的孔隙特性。本項目通過增加了模擬頂部堆載荷載和真空負壓模組的改進梯度比試驗儀器，模擬排水體淤堵過程，揭示超軟土排水體發生淤堵的機理；通過更換不同濾層材料，進行不同上部荷載壓力和不同真空負壓下的室內排水模型試驗，篩選出最有利於防淤堵的過濾材料和水力、應力條件，揭示這些因素的防淤堵機理；通過試驗結束後的取樣顆粒分析結果，對照過濾材料的孔隙特性，分析顆粒的運動規律和在過濾材料中的滯留規律，建立超軟土排水體濾層材料防淤堵設計準則。本項目的研究結果可以給出指導防淤堵設計的理論依據，進一步最佳化排水固結工程措施。在沿海港區吹填造陸、內陸河流湖泊疏浚淤泥處置等工程中有較好的套用前景。

結題摘要

本項目通過不同直徑尺寸的沉降柱試驗，研究了超軟土自重沉積過程中邊界尺寸效應對沉降過程影響，對初始含水率、沉降柱內徑及沉降模式轉變對應的臨界初始含水率之間相互影響的機理進行了分析；研製了超軟土真空排水室內模型試驗儀器，通過大量超軟土的真空排水室內模型試驗，研究了超軟土真空排水的效果，通過分析，確定了不同真空度下超軟土排水效果的變化規律，得到了不同超軟土試樣的最優真空度，通過對累積抽水量、含水率降低值、含水率降低率、泥面沉降等試驗數據的對比，分析了真空度、豎向排水材料、初始含水率、土樣基本特性、模型尺寸等因素對超軟土真空排水效果的影響，解釋了上述因素的對真空排水效果的影響機理；通過對不同常用土工濾層材料作為排水體的真空排水試驗，篩選出了有利於真空排水過濾材料類型，通過乾篩法和排水試驗結束後的取樣顆粒分析，測定了所選用的常規土工濾層材料有效孔徑和試驗結束後原泥、尾水、織物表層淤泥的顆粒分布規律，分析了顆粒的運動規律和在過濾材料中的滯留規律，研究了過濾材料有效孔徑和土樣特徵粒徑之間的關係，對超軟土排水體過濾材料的選取提出了指導方法；進一步對6組新型複合濾層材料進行了超軟土真空排水試驗，篩選得到了最佳複合濾層材料，對複合過濾材料的排水機理和防淤堵機理進行了分析，通過研究試驗完成後試樣的顆粒遷移規律和含水率空間分布規律，揭示了PVA材料與常規土工織物濾層材料不同的排水機理，並分析了PVA材料排水效果較好的原因，提出了PVA材料“吸水—保水—排水”循環的反濾排水機理。在本基金項目的支持下已發表、錄用論文9篇（SCI和EI雙收錄1篇、EI收錄4篇、EI待收錄1篇），申請國家發明專利13項，授權國家發明專利4項。