主要完成人：

蔡袁強（溫州大學）

王軍（溫州大學）

金亞偉（江蘇鑫泰巖土科技有限公司）

張留俊（中交第一公路勘察設計研究院有限公司）

陳鋒（中國鐵道科學研究院集團有限公司）

樓曉明（上海港灣基礎建設（集團）股份有限公司）

2020年度國家技術發明獎二等獎項目。

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塊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，篩選出最有利于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；通過試驗結束后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，進一步優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應用前景。

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；研制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，篩選出了有利于真空排水過濾材料類型，通過干篩法和排水試驗結束后的取樣顆粒分析，測定了所選用的常規土工濾層材料有效孔徑和試驗結束后原泥、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征粒徑之間的關系，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組新型復合濾層材料進行了超軟土真空排水試驗，篩選得到了最佳復合濾層材料，對復合過濾材料的排水機理和防淤堵機理進行了分析，通過研究試驗完成后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，并分析了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。 2100433B

我國填埋場建有滲濾液水位迫降抽排豎井超過2萬口，但其普遍存在淤堵快、出水流量低和水位控制效果差的問題。工程探索表明，一種具備復合反濾結構的滲濾液抽排豎井具有良好的抗淤堵性能，但其滲透-淤堵機理尚不清楚，難以進一步優化和推廣。擬針對填埋場復合反濾滲濾液抽排豎井開展研究。通過單元體試驗和模擬，研究復合反濾層的滲流機理，掌握各反濾結構層流量負荷分布規律，揭示其在不同物化生化特性滲濾液、溫度、上覆壓力、位移等因素作用下的滲透-淤堵響應，探索優化復合反濾結構；開展復合反濾抽排豎井長期室內模型試驗，掌握其反濾結構及井周垃圾長期使用后的淤堵時空發展規律，試驗探索淤堵防治技術；建立考慮淤堵時空效應的復合反濾抽排豎井井流計算方法；開展現場試驗，驗證和進一步探索復合反濾層抽排豎井出水效果、淤堵發展規律及淤堵防治技術。本研究可闡明復合反濾滲濾液抽排豎井的滲透-淤堵時空發展規律，有利于其進一步優化發展和推廣應用