随着“十三五”规划的推进及生态文明的大力建设,随之面临的软土地基处理中的经济技术与生态问题日益显著。结合排水固结法在工程中的成熟运用,及松木桩在中小型道路水利工程的软基处理中较好的工程性能,课题组设计了一种新型排水松木桩,将排水土工布与传统松木桩相结合处理软土地基,使之既能作为承载主体也兼具排水固结效果,有利于减缓砂石等不可再生资源消耗,改善经济效益。本文针对课题组前期室内排水松木桩群桩加固软土地基试验研究中排水松木桩未穿透土层,单桩排水效果影响因素多等问题,通过设计室内模型试验模拟外荷下不同方案的单根排水松木杆处理柱状软土层的固结过程。主要内容如下:(1)在参考常规固结试验装置的基础上设计制作试验模型,根据砂井理论的排水有效影响范围确定模型尺寸;(2)测试试验土基本物理力学参数,重点研究其固结参数;(3)运用室内模型装置对比研究不同排水条件(纯竖向排水、仅加入松木杆,加入排水松木杆、加入排水松木杆纯径向排水及加入排水松木杆两级等荷加至200kPa)、不同松木杆径(8mm,10mm,12mm)的排水松木杆、不同排水结构层(1层、2层、4层土工布,空心2层土工布及土工布卷杆)处理的柱状软土层的排水固结效应;(4)分析固结试验数据探讨各种条件加固处理模式对柱状土层的固结速率及加固效果的影响;并通过测试加固前后土体的物理力学参数及不排水抗剪强度,研究各因素的影响及其变化规律;(5)根据实测数据反演固结时间系数β,运用改进的高木俊介法初步探讨固结试验后土层的平均固结度U,为排水松木杆运用于工程实践提供设计试验依据。模型试验研究表明:在相同固结压力和时间下,排水松木杆处理柱状软土层的累积沉降量比柱状土层纯竖向排水固结大,且其排水作用主要是由于松木杆外包裹的排水结构层的径向排水引起;不同杆径的松木杆包裹相同层数的排水土工布,其排水效果随排水松木杆整体直径的增大呈递增趋势;由于土工布相互间的嵌合作用,随包裹土工布层数的增加,其排水增量较土工布面积的利用率会产生折减;等量的纯土工布加固效果不如排水松木杆,说明松木杆能起到支撑作用为孔隙水消散提供连续固定的排水通道;试验后土样力学性能测试表明,包裹排水土工布的松木杆加固处理后土体的抗剪强度和承载能力有显著改善。