真空度是真空預(yù)壓法中一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題，成功解決真空度上的一些問(wèn)題將對(duì)真空預(yù)壓法的發(fā)展起很大的作用。文章主要分析了真空度的一些影響因素以及真空度垂直分布。

1、概述

　　真空預(yù)壓法目前已在我國(guó)廣大的軟土地區(qū)進(jìn)行廣泛的應(yīng)用，并且有著廣闊的發(fā)展前景。真空度的形成與分布是實(shí)施該方法的前提。目前在學(xué)術(shù)界和工程界對(duì)真空度在軟土地基中的分布規(guī)律已做了很多研究工作^[1-4]，但還存在一定的問(wèn)題，如對(duì)真空度的傳遞深度與影響范圍未做深入研究，未考慮地下水位線對(duì)真空度的影響等等。另外，相對(duì)于真空預(yù)壓法的工程應(yīng)用，真空預(yù)壓法的理論和試驗(yàn)研究開(kāi)展的還比較少，以至于其理論還不能解釋工程實(shí)踐中一些問(wèn)題，如增加真空泵的臺(tái)數(shù)雖不能導(dǎo)致真空度的進(jìn)一步提高，但是加固效果卻明顯得到提高等等。本文將就某些問(wèn)題談一下自己的認(rèn)識(shí)。

2、真空預(yù)壓法的加固機(jī)理

　　真空預(yù)壓法是用薄膜對(duì)需要加固的軟基進(jìn)行密封與大氣隔離，借助射流泵抽真空，通過(guò)鋪在加固體表面的砂墊層中的管道及垂直排水通道將加固區(qū)內(nèi)的空氣和水抽走，形成真空，在地表砂墊層產(chǎn)生負(fù)壓，該負(fù)壓通過(guò)真空管道及垂直排水通道逐漸向深度方向延伸，并向四周土體擴(kuò)散，使加固土體內(nèi)部與垂直排水通道、砂墊層中產(chǎn)生壓差，在此壓差的作用下，土體中的孔隙水不斷由排水通道排出，使孔隙水壓力降低，最終使土體固結(jié)壓密。真空預(yù)壓加固過(guò)程實(shí)際上是地下水氣不斷被抽走的同時(shí)，真空度不斷向加固土體內(nèi)傳遞、擴(kuò)散并在加固土體內(nèi)形成一定真空負(fù)壓和負(fù)壓梯度的過(guò)程。

　　真空預(yù)壓加固軟基在地基上施加的不是實(shí)際重物，而是通過(guò)抽真空使密封膜內(nèi)外形成壓力差，即真空預(yù)壓是將大氣壓差作為荷載。在抽氣前，薄膜內(nèi)外都受大氣壓力的作用，土體孔隙中的氣體與地下水面以上都是處于大氣壓力狀態(tài)。抽氣后，薄膜內(nèi)砂墊層中的氣體首先被抽出，其壓力逐漸下降至Pn，薄膜內(nèi)外形成一個(gè)壓力差△P，使薄膜緊貼于砂墊層上，這個(gè)壓差稱(chēng)之為“真空度”。砂墊層中形成的真空度，通過(guò)垂直排水通道逐漸向下延伸，同時(shí)，真空度又由垂直排水通道向其四周的土體傳遞與擴(kuò)散，引起土中孔隙水壓力降低，形成負(fù)的超靜孔隙水壓力。所謂負(fù)的是指形成的孔隙水壓力小于原靜水孔隙水壓力，其增量為負(fù)值。從而使土體孔隙中的氣和水由土體向垂直排水通道發(fā)生滲流，最后由垂直排水通道匯至地表砂墊層中被泵抽出。

3、真空度的分布

　　真空預(yù)壓法成敗與否的關(guān)鍵就在于真空度的形成，即加固區(qū)密封性能的好壞，這是首要條件。如果密封性能不好，則不可能形成較高的真空度，甚至難以形成真空度。導(dǎo)致密封性能好壞有兩大原因：

1）土層的地質(zhì)條件

　　若在加固的軟粘土層中夾有水平向透水性較好的粉砂或細(xì)砂層，則一方面將真空能量主要消耗在抽取大量砂層中的孔隙水導(dǎo)致真空度不能沿豎向排水系統(tǒng)傳遞；另一方面，當(dāng)砂層中的孔隙起著連通大氣的作用，引起真空度的逐漸降低。因此，若存在這種地質(zhì)條件，應(yīng)在加固區(qū)的四周進(jìn)行密封處理，切斷加固區(qū)砂層與外界的水、氣聯(lián)系。

2）密封膜的質(zhì)量與施工

　　密封膜本身質(zhì)量不過(guò)關(guān)或密封膜因施工不當(dāng)引起的破壞，均導(dǎo)致密封性能下降，真空度降低。

3.1、真空度分布的影響因素

　　加固區(qū)內(nèi)真空度的大小分布影響因素有：真空泵的臺(tái)數(shù)、深度、不同的介質(zhì)阻力等。

　　1）在真空度相對(duì)較小時(shí)，膜下真空度隨著真空泵臺(tái)數(shù)的增加（即抽真空能量的增大）而明顯提高；當(dāng)真空度達(dá)到較大值，膜下砂墊層中的氣體已相當(dāng)稀薄，真空泵臺(tái)數(shù)的增加相對(duì)難以改變真空度的大小。真空度值越高，每增加1kpa 所需要的真空能量越大。

　　2）膜下真空度在向地基深部傳遞的過(guò)程中，隨著深度的增加真空能量逐漸損耗，因此，真空度隨深度的增加逐漸減少。

　　3）膜下真空度形成以后，真空度傳遞到塑料排水板、淤泥與砂井中，在不同的介質(zhì)中，所受到的阻力不同。塑料排水板中所受的阻力最小，真空度相對(duì)較容易傳遞，真空能量損失最��；淤泥中的阻力最大，隨著抽氣時(shí)間的增加由于土層發(fā)生固結(jié)，真空度的傳遞能力有所下降，真空能量損失最大；砂井的阻力介于兩者之間。

3.2、真空度分布規(guī)律

　　真空度的變化規(guī)律等價(jià)于真空預(yù)壓過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)變化，現(xiàn)將其過(guò)程等價(jià)于圖1 裝置中氣體的壓強(qiáng)變化。

圖1 真空預(yù)壓氣體壓強(qiáng)變化等價(jià)圖

　　現(xiàn)將F 力做功等價(jià)于真空泵的做功，隨著活塞往右移動(dòng)，由氣體熱力學(xué)知識(shí)可以知道，氣體的壓強(qiáng)越來(lái)越小，可以近視理解成真空泵抽走的那部分氣體被放到活塞移動(dòng)后多出的那部分體積中。故可以近視將真空預(yù)壓中氣體壓強(qiáng)的變化等價(jià)于此裝置中氣體壓強(qiáng)的變化。將此過(guò)程近視看成是由連續(xù)的準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程組成，由熱力學(xué)知識(shí)可知，壓強(qiáng)P 隨體積V按下式變化：

PV =υRT

　　由上式可知，真空度與真空泵的功率，即真空泵的臺(tái)數(shù)有關(guān)，另外就與抽真空的時(shí)間有關(guān)。其關(guān)系曲線如圖2：

圖2 真空度的關(guān)系曲線圖

　　從曲線可以看出，當(dāng)膜下真空度較高時(shí)，增加真空泵的臺(tái)數(shù)，最終并不能提高膜下真空度。前面提到工程中后期增加真空泵的臺(tái)數(shù)不能提高真空度，可以通過(guò)這點(diǎn)解釋我想；但可以提高加固效果，我想可以從滲流角度去考慮，本文對(duì)此暫不考慮。

4、結(jié)論

　　(1)好的密封性能是形成較高真空度的基礎(chǔ),必須采取各種措施進(jìn)行密封處理;施工中,保護(hù)密封膜,做好密封工作,保證形成較高的膜下真空度。

　　(2)在真空度相對(duì)較低時(shí),增加真空能量可以提高膜下真空度;當(dāng)膜下真空度較高時(shí),真空能量的增加不會(huì)明顯提高膜下真空度。

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