本發(fā)明屬于巖土工程軟土地基處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型的測(cè)量排水板縱向通水量的設(shè)備及成套技術(shù)，改進(jìn)現(xiàn)行常規(guī)排水板縱向通水量測(cè)試技術(shù)中沒(méi)有考慮板土相互作用等技術(shù)缺陷，可以在室內(nèi)通過(guò)真空預(yù)壓模型試驗(yàn)、堆載預(yù)壓模型試驗(yàn)或直接充灌淤泥的方法來(lái)制作板土單元體，通過(guò)測(cè)試板土單元體的縱向通水量，達(dá)到考慮板土相互作用情況下來(lái)測(cè)試排水板縱向通水量的目的，該技術(shù)解決了現(xiàn)行排水板縱向通水量測(cè)試方法沒(méi)有考慮板土相互作用、測(cè)試結(jié)果難以準(zhǔn)確反映排水板的實(shí)際通水特性等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，為排水固結(jié)法處理軟土地基中塑料排水板的選型提供可靠的第一手資料。

背景技術(shù)：
隨著我國(guó)改革開放不斷向縱深推進(jìn)和現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，人多地少的矛盾日益突出，可直接利用的天然優(yōu)良地基越來(lái)越少，圍海造地已形成一種新常態(tài)。新吹填的軟弱黏土地基具有含水量高、透水性差、壓縮性大、強(qiáng)度低等特點(diǎn)，地基承載力及穩(wěn)定性無(wú)法滿足工程使用要求，需要采取地基處理措施來(lái)進(jìn)行加固處理。排水固結(jié)法是最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的軟基處理方法，是加固處理軟土地基最有效方法之一。排水固結(jié)法主要由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)組成，排水系統(tǒng)又分為水平排水系統(tǒng)和垂直排水系統(tǒng)兩個(gè)部分，水平排水系統(tǒng)一般都是由一定厚度的中粗砂墊層來(lái)承擔(dān)，垂直排水系統(tǒng)包括砂井、袋裝砂井和塑料排水板，其中塑料排水板使用最為廣泛.。排水固結(jié)法的原理就是在布設(shè)好排水系統(tǒng)的軟土地基上分級(jí)施加一定量的荷載，在軟土地基中產(chǎn)生超靜孔隙水壓力，隨著軟土地基中的自由水排出，超靜孔隙水壓力消散，地基有效應(yīng)力得到增長(zhǎng)，從而達(dá)到加固軟土地基的目的。排水系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到排水固結(jié)法的成敗。塑料排水板作為排水系統(tǒng)的重要組成部分之一，其通水特性成為排水固結(jié)法成敗的焦點(diǎn)問(wèn)題，因此，準(zhǔn)確測(cè)試排水板的通水特性至關(guān)重要。常規(guī)排水板通水特性測(cè)試方法(土工合成材料測(cè)試規(guī)程SL235-2012)是直接將包有乳膠膜的排水板裝入通水量測(cè)試壓力室內(nèi)，對(duì)壓力室施加圍壓，調(diào)整進(jìn)出水管的水位，隨后通水進(jìn)行測(cè)試。這一測(cè)試方法不能有效反映排水板實(shí)際通水特性，工程中隨著排水板發(fā)生較大豎向變形并受到土體側(cè)向應(yīng)力影響，其通水特性發(fā)生較大變化。例如，在圍海造地新吹填淤泥地基處理工程中，采用常規(guī)方法測(cè)試的排水板通水能力滿足要求，但工程處理效果達(dá)不到要求。上述問(wèn)題是因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)通水量測(cè)試方法沒(méi)有考慮板土相互作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種考慮板土相互作用的排水板通水量測(cè)試設(shè)備，以及這種設(shè)備的設(shè)置、使用方法。本發(fā)明需要解決的技術(shù)關(guān)鍵在于：改進(jìn)現(xiàn)有排水板縱向通水量測(cè)試技術(shù)缺陷，提供一種新型的測(cè)試排水板縱向通水量的設(shè)備及技術(shù)方案。該設(shè)備由壓力室、排水板通水系統(tǒng)、側(cè)壓力施加及其控制系統(tǒng)、排水板通水水頭控制系統(tǒng)、排水板通水供給和通水量測(cè)量系統(tǒng)等組成。完成上述發(fā)明任務(wù)的技術(shù)方案是，一種考慮板土相互作用的排水板通水量測(cè)試設(shè)備，包有乳膠膜的板土單元體(試樣)設(shè)置在通水量測(cè)試壓力室內(nèi)，通水量測(cè)試壓力室上部的通水出口，接水量測(cè)量器；通水量測(cè)試壓力室下部的通水入口，接定水頭進(jìn)水；同時(shí)，通水量測(cè)試壓力室上部、通水量測(cè)試壓力室下部分別接出水端測(cè)壓管與進(jìn)水端測(cè)壓管；壓力室外接側(cè)壓力上輸出管和側(cè)壓力下輸出管，其特征在于，所述的板土單元體是在乳膠膜與排水板之間設(shè)有土體，該土體為淤泥層；所述的試驗(yàn)壓力通過(guò)壓力室直接作用于乳膠膜上，再通過(guò)土體(淤泥層)傳遞作用于排水板上。即，本發(fā)明方案中的所述的試樣—“板土單元體”與現(xiàn)有技術(shù)中的試樣不同，現(xiàn)有技術(shù)中的試樣只是排水板；而本發(fā)明的試樣是排水板與土體的結(jié)合體。本發(fā)明的這種排水板與土體的結(jié)合體的試樣有兩種制作方法：其一是在所述乳膠膜與排水板之間直接充灌淤泥；其二是利用真空預(yù)壓或堆載預(yù)壓模型試驗(yàn)來(lái)制作。參照后文“測(cè)試方法”部分。以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，有以下優(yōu)化方案：1、所述的“包有乳膠膜的排水板設(shè)置在通水量測(cè)試壓力室內(nèi)”，具體設(shè)置方式是：在通水量測(cè)試壓力室底部設(shè)有底座芯槽，待測(cè)的包有乳膠膜的板土單元體(試樣)的一頭插入該底座芯槽，用橡膠圈擠入排水板與芯槽之間的間隙并蓋上蓋板，使排水板與芯槽柔性密封；2、包在排水板外面的乳膠膜的設(shè)置方式是：通水量測(cè)試壓力室底部設(shè)有板土單元體底座；將乳膠膜下端固定在該板土單元體底座上，并用乳膠橡皮圈扎緊；3、在乳膠膜外安裝有板土單元體定型筒；4、將乳膠膜上端翻套在該定型筒上口；5、當(dāng)采用直接充灌淤泥方法制作板土單元體時(shí)，在包有乳膠膜的排水板外面套上保護(hù)套，防止充灌淤泥時(shí)過(guò)分污染排水板，充灌淤泥結(jié)束后，拔除排水板保護(hù)套；當(dāng)采用真空或堆載預(yù)壓模型試驗(yàn)制作板土單元體時(shí)，用橡膠圈加蓋板將排水板與芯槽之間縫隙密封。完成本申請(qǐng)第二個(gè)發(fā)明任務(wù)的技術(shù)方案是，上述考慮板土相互作用的排水板通水量測(cè)試設(shè)備的測(cè)試方法。根據(jù)不同情況與要求，本發(fā)明的測(cè)試方法分為以下兩種情況下的兩種不同操作方法：其一、直接充灌淤泥制作板土單元體及測(cè)試通水量試驗(yàn)方法：其二、真空或堆載預(yù)壓制作板土單元體試驗(yàn)方法。兩種方法分別說(shuō)明如下：其一、直接充灌淤泥制作板土單元體及測(cè)試通水量試驗(yàn)方法，其特征在于，步驟如下，⑴.將排水板(試樣)一頭插入底座芯槽，用橡膠圈擠入排水板與芯槽之間的間隙并蓋上蓋板，使排水板與芯槽柔性密封；⑵.安裝底部排水板通水裝置，連接進(jìn)水管和進(jìn)水端水頭測(cè)量管路；⑶.將板土單元體一端的排水板插入底座芯槽，用橡膠圈擠入排水板與芯槽之間的間隙并蓋上蓋板，使排水板與芯槽柔性密封；⑷.在乳膠膜外安裝板土單元體定型筒；⑸.將乳膠膜上端翻套在定型筒上口；⑹.套上排水板保護(hù)套，防止充灌淤泥時(shí)過(guò)分污染排水板；⑺.向定型筒支撐的乳膠膜內(nèi)充灌淤泥，充灌過(guò)程中隨淤泥高度逐步提升排水板護(hù)套直至完全拔出。淤泥充灌接近上口時(shí)安裝加高筒，使淤泥面高出定型筒上口約2cm；⑻.淤泥上加2kg重物后靜置18～20小時(shí)；⑼.移去加高筒，除去超高淤泥，使土柱高度為400mm；以此構(gòu)成板土單元體；⑽.在排水板上端套上引導(dǎo)套，安裝上蓋，排水板穿出上蓋芯槽后拔出引導(dǎo)套，用橡膠圈加蓋板將排水板與芯槽之間縫隙密封；⑾.乳膠膜上端與板土單元體上蓋用乳膠橡皮圈扎緊密封；⑿.安裝壓力室及上部通水裝置，連接出水端水頭測(cè)量管路；⒀.壓力室進(jìn)水，分級(jí)加側(cè)壓力固結(jié)；⒁.滿壓力60分鐘后開始測(cè)通水量。測(cè)量前根據(jù)排水板長(zhǎng)度調(diào)整試驗(yàn)水頭，使其符合水力梯度i＝0.5。間隔2～3小時(shí)重復(fù)測(cè)量通水量，記錄通水流量和通水時(shí)間。直至通水量測(cè)值滿足6小時(shí)變化≤5％，最后測(cè)定值為該排水板通水量試驗(yàn)結(jié)果。按照公式(1)計(jì)算排水板通水量；式中Q—通水量，cm3/s；V—t時(shí)間段內(nèi)通過(guò)排水板的水量，cm3；t—通過(guò)V流量所經(jīng)歷的時(shí)間，s；i—水力梯度，設(shè)定為0.5。其二、真空或堆載預(yù)壓制作板土單元體試驗(yàn)方法：⑴.按預(yù)定的壓縮率進(jìn)行真空或堆載預(yù)壓模型試驗(yàn)，在預(yù)壓好的模型筒內(nèi)以排水板為中心，取出直徑不小于150mm，長(zhǎng)度大于450mm的土柱；⑵.用鋼絲鋸等專用工具，將土柱整修成直徑150mm，長(zhǎng)度400mm，排水板長(zhǎng)度450mm(兩端各長(zhǎng)出土柱25mm)的板土單元體，用濾布包裹備用；⑶.將板土單元體一端的排水板插入底座芯槽，用橡膠圈擠入排水板與芯槽之間的間隙并蓋上蓋板，使排水板與芯槽柔性密封；⑷.整修板土單元體，使其與底座大小一致且接合良好；⑸.去掉板土單元體外面的濾布，用承膜筒將乳膠膜套在板土單元體上，下端與底座用乳膠橡皮圈扎緊密封；⑹.安裝板土單元體固定筒，將乳膠膜上端翻套在定型筒上口；⑺.在排水板上端套上引導(dǎo)套，安裝上蓋，排水板穿出上蓋芯槽后拔出引導(dǎo)套，用橡膠圈加蓋板將排水板與芯槽之間縫隙密封；⑻.乳膠膜上端與板土單元體上蓋用乳膠橡皮圈扎緊密封；⑼.安裝壓力室及上部通水裝置，連接出水端水頭測(cè)量管路；⑽.壓力室進(jìn)水，分級(jí)加側(cè)壓力固結(jié)；⑾.滿壓力60分鐘后測(cè)通水量，間隔2～3小時(shí)重復(fù)測(cè)量通水量直至通水量測(cè)值滿足6小時(shí)變化≤5％；⑿.通水量測(cè)量結(jié)果滿足誤差要求后，調(diào)整水頭連續(xù)測(cè)量4～5個(gè)測(cè)點(diǎn)，使水頭涵蓋排水板通水段長(zhǎng)度在水力梯度i＝0.5所對(duì)應(yīng)的水頭范圍；⒀.按照公式(1)計(jì)算排水板通水量；⒁.拆除板土單元體時(shí)測(cè)量排水板通水段長(zhǎng)度，計(jì)算對(duì)應(yīng)i＝0.5的水頭，用不同水頭所測(cè)得通水量的相關(guān)關(guān)系，內(nèi)插計(jì)算得到的通水量為該排水板通水量試驗(yàn)結(jié)果。換言之，本發(fā)明所提出的壓力室的基本性能包括：通過(guò)密封乳膠膜對(duì)板土單元體施加350kPa的穩(wěn)定圍壓，同時(shí)保證密封可靠(氣密、水密)；板土單元體中的土體在試驗(yàn)過(guò)程中穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生明顯的土顆粒流失；通水量測(cè)試前能對(duì)板土單元體進(jìn)行排水固結(jié)，使土體在穩(wěn)定的側(cè)壓力作用下基本達(dá)到正常固結(jié)狀態(tài)；壓力室內(nèi)板土單元體側(cè)壓力變化可靈活操控；板土單元體與施壓介質(zhì)(水、空氣)嚴(yán)格隔離；板土單元體上下端與儀器緊密接觸的同時(shí)保持排水板與儀器水流通暢；板土單元體進(jìn)水和出水兩端水頭可測(cè)可控。在底座和上蓋分別開孔連接排水板的進(jìn)水端和出水端，用軟管分別接測(cè)壓管，測(cè)讀進(jìn)、出水頭。進(jìn)、出水位均可通過(guò)調(diào)節(jié)水口高度，進(jìn)行水頭調(diào)節(jié)；板土單元體裝配可操作性強(qiáng)。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種新型的測(cè)試排水板縱向通水量的設(shè)備及成套技術(shù)，其特征主體為通過(guò)真空預(yù)壓模型試驗(yàn)、堆載預(yù)壓模型試驗(yàn)或直接充灌淤泥的方法來(lái)制作板土單元體。通過(guò)控制模型試驗(yàn)的壓縮率或直接彎曲排水板來(lái)模擬排水板的實(shí)際工況，達(dá)到在模擬排水板的實(shí)際工況的條件下來(lái)測(cè)試排水板的縱向通水量。使測(cè)試結(jié)果能比較真實(shí)地反映排水板的實(shí)際通水特性。本發(fā)明所提出的新型測(cè)試設(shè)備及成套技術(shù)具有以下特點(diǎn)：(1)所述排水板縱向通水量新型測(cè)試技術(shù)是一種土工合成材料通水特性直接測(cè)量技術(shù)，可以在模擬排水板實(shí)際工況的條件下來(lái)測(cè)試排水板的實(shí)際通水特性；(2)所述排水板縱向通水量新型測(cè)試技術(shù)可操作性強(qiáng)，且可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量；(3)所述排水板縱向通水量新型測(cè)試技術(shù)通過(guò)制作板土單元體來(lái)測(cè)試排水板的縱向通水量，不僅解決了現(xiàn)行測(cè)試技術(shù)中存在的弊端，使測(cè)試結(jié)果能夠比較真實(shí)地反映排水板的實(shí)際通水特性，還為排水固結(jié)法處理軟土地基過(guò)程中排水板的選型提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。附圖為排水板縱向通水量新型測(cè)試設(shè)備構(gòu)造圖。圖中：通水出口1(接水量測(cè)量器)，接出水端測(cè)壓管2，接側(cè)壓力上輸出管3，壓力室4，排水板5，土6，乳膠膜7，水(氣)8，接側(cè)壓力下輸出管9，接進(jìn)水端測(cè)壓管10，通水入口11(接定水頭進(jìn)水)。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施案例，對(duì)本發(fā)明方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。此處所描述的具體實(shí)施案例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。直接充灌淤泥制作板土單元體及測(cè)試通水量試驗(yàn)方法：⑴.將長(zhǎng)度為450mm的排水板試樣一頭插入底座芯槽，用橡膠圈擠入排水板與芯槽之間的間隙并蓋上蓋板，使排水板與芯槽柔性密封；⑵.安裝底部排水板通水裝置，連接進(jìn)水管和進(jìn)水端水頭測(cè)量管路；⑶.將乳膠膜下端固定在直徑150mm的板土單元體底座上并用乳膠橡皮圈扎緊；⑷.在乳膠膜外安裝板土單元體定型筒(筒內(nèi)徑155mm)；⑸.將乳膠膜上端翻套在定型筒上口；⑹.套上排水板保護(hù)套，防止充灌淤泥時(shí)過(guò)分污染排水板；⑺.向定型筒支撐的乳膠膜內(nèi)充灌淤泥，充灌過(guò)程中隨淤泥高度逐步提升排水板護(hù)套直至完全拔出。淤泥充灌接近上口時(shí)安裝加高筒，使淤泥面高出定型筒上口約2cm；⑻.淤泥上加2kg重物后靜置18～20小時(shí)；⑼.移去加高筒，除去超高淤泥，使土柱高度為400mm；以此構(gòu)成板土單元體；⑽.在排水板上端套上引導(dǎo)套，安裝上蓋，排水板穿出上蓋芯槽后拔出引導(dǎo)套，用橡膠圈加蓋板將排水板與芯槽之間縫隙密封；⑾.乳膠膜上端與板土單元體上蓋用乳膠橡皮圈扎緊密封；⑿.安裝壓力室及上部通水裝置，連接出水端水頭測(cè)量管路；⒀.壓力室進(jìn)水，分級(jí)加側(cè)壓力固結(jié)；⒁.滿壓力60分鐘后開始測(cè)通水量。測(cè)量前根據(jù)排水板長(zhǎng)度調(diào)整試驗(yàn)水頭，使其符合水力梯度i＝0.5。間隔2～3小時(shí)重復(fù)測(cè)量通水量，記錄通水流量和通水時(shí)間。直至通水量測(cè)值滿足6小時(shí)變化≤5％，最后測(cè)定值為該排水板通水量試驗(yàn)結(jié)果。按照公式(1)計(jì)算排水板通水量；式中Q—通水量，cm3/s；V—t時(shí)間段內(nèi)通過(guò)排水板的水量，cm3；t—通過(guò)V流量所經(jīng)歷的時(shí)間，s；i—水力梯度，設(shè)定為0.5。真空或堆載預(yù)壓制作板土單元體試驗(yàn)方法：⑴.按預(yù)定的壓縮率進(jìn)行真空或堆載預(yù)壓模型試驗(yàn)，在預(yù)壓好的模型筒內(nèi)以排水板為中心，取出直徑不小于150mm，長(zhǎng)度大于450mm的土柱；⑵.用鋼絲鋸等專用工具，將土柱整修成直徑150mm，長(zhǎng)度400mm，排水板長(zhǎng)度450mm(兩端各長(zhǎng)出土柱25mm)的板土單元體，用濾布包裹備用；⑶.將板土單元體一端的排水板插入底座芯槽，用橡膠圈擠入排水板與芯槽之間的間隙并蓋上蓋板，使排水板與芯槽柔性密封；⑷.整修板土單元體，使其與底座大小一致且接合良好；⑸.去掉板土單元體外面的濾布，用承膜筒將乳膠膜套在板土單元體上，下端與底座用乳膠橡皮圈扎緊密封；⑹.安裝板土單元體固定筒，將乳膠膜上端翻套在定型筒上口；⑺.在排水板上端套上引導(dǎo)套，安裝上蓋，排水板穿出上蓋芯槽后拔出引導(dǎo)套，用橡膠圈加蓋板將排水板與芯槽之間縫隙密封；⑻.乳膠膜上端與板土單元體上蓋用乳膠橡皮圈扎緊密封；⑼.安裝壓力室及上部通水裝置，連接出水端水頭測(cè)量管路；⑽.壓力室進(jìn)水，分級(jí)加側(cè)壓力固結(jié)；⑾.滿壓力60分鐘后測(cè)通水量，間隔2～3小時(shí)重復(fù)測(cè)量通水量直至通水量測(cè)值滿足6小時(shí)變化≤5％；⑿.通水量測(cè)量結(jié)果滿足誤差要求后，調(diào)整水頭連續(xù)測(cè)量4～5個(gè)測(cè)點(diǎn)，使水頭涵蓋排水板通水段長(zhǎng)度在水力梯度i＝0.5所對(duì)應(yīng)的水頭范圍。⒀.按照公式(1)計(jì)算排水板通水量；⒁.拆除板土單元體時(shí)測(cè)量排水板通水段長(zhǎng)度，計(jì)算對(duì)應(yīng)i＝0.5的水頭，用不同水頭所測(cè)得通水量的相關(guān)關(guān)系，內(nèi)插計(jì)算得到的通水量為該排水板通水量試驗(yàn)結(jié)果。