真空作用机理

5.2.1　真空作用机理

1）抽真空的作用效果

对室内抽真空加固软黏土试样试验过程进行分析表明，抽真空作用在四个方面对试样产生影响：

（1）抽真空作用会改变试样中孔隙水的毛细管势。大气与孔隙水表面存在的张力和膜下真空与孔隙水表面存在的张力有所不同，导致试样中孔隙水的毛细管势发生变化。但一般来说，大气压力对孔隙水表面张力的影响很小，几乎可以忽略不计。

（2）抽真空作用可以吸出试样中的封闭气泡。封闭气泡的吸出使试样产生相应变形，并加速固结。由于试样基本饱和，其影响不大。

（3）抽真空作用导致孔隙水产生汽化。在低压情况下，水的沸点降低，一般情况下，真空预压过程中，一定程度的孔隙水汽化现象是存在的。

（4）抽真空在试样中产生负压。抽真空作用使试样中的孔压低于外界大气压，外界大气压的存在要求土中总应力场与外界大气压保持平衡，为满足平衡条件，土体压密，有效应力相应增加。

2）真空度的传递规律

对于真空预压及真空－堆载联合预压机理而言，真空度向下传递要受到砂井井阻和涂抹作用的影响，因此其值沿深度衰减。

在天然地基中打设砂井（或塑料排水板），即形成砂井地基。砂井的渗透系数一般远大于黏土，因此砂井能够加速软黏土固结，但井阻和涂抹作用直接影响真空作用下砂井地基的固结速率。

陈环等报道了实测10m袋装砂井井底真空度损失了25%，并认为这就是真空预压下的砂井阻力，并应用Hansbo理论进行了计算，结果表明对于10m长的袋装砂井，当砂的渗透系数大于1×10^－2cm／s时，井阻影响很小，根据实测效果还认为塑料排水板阻力和袋装砂井基本相同；高志义等在真空预压加固的离心模型试验中，得出了真空度在10m长的砂井底部损失了10%的结论；董志良的研究表明，SPB－1塑料排水板在抽气期间，随抽真空过程板中各深度处真空度均有增加，前期增长快，后期较小，板中真空度沿深度逐步衰减，前期衰减大，后期衰减小，仅衰减10kPa，即12%左右；赵维炳等从真空预压加固机理及真空度的传递过程分析入手，结合现场实测资料，对高速公路软基加固中采用真空预压法的纵向排水体的选择进行了分析，采用塑料排水板（国产SPB－1型）真空度传递损失率为2.2kPa／m，袋装砂井真空度传递损失率为6.3kPa／m。这些研究表明，砂井中真空度是随深度逐渐减小的，且砂井材料的渗透系数对其影响较大。