三种改良土的渗透性试验研究

28d 5. 57E － 05 1. 68E － 05 26. 9E － 05
3. 2. 3 水泥土渗透性能 由 于 水 泥 土 试 样 硬 度 比 较 大 ，提 前 用 环 刀 取 样 、
养护，渗透，然后接着养护。表 5 为水泥土不同配比 渗透系数试验结果。
3 试验结果和分析
试件的制作采用轻型Hale Waihona Puke Baidu实试验得到各个配比的 最大干密度以及最 优 含 水 量，根 据 上 述 试 验 结 果 制 作试样（ 直径 102mm，高 度 116mm） ； 所 有 试 样 脱 模
3. 1 击实性 通过击实试验，做出干密度 ρd 和含水率 ω 关系
曲线见图 1 ～ 3，汇总击实试验结果见表 2。
［Abstract］ The permeability properties of loess，lime-loess，lime-flash-loess and cement-loess were studied with laboratory experiments． The 10 kinds of samples were chosen in these experiments． The test results show that 3∶ 7 cement-loess can be used as an impervious material，3∶ 7 lime-loess can be used as a short-term impervious material，but lime-flyash loess can't be used for this work． At the same time，a phenomenon is observed that the permeability coefficients of all kinds of improved loess appeared to increase in curing for about 21 days，this mechanism needs further research．
第 27 卷第 11 期 2011 年 11 月
［文章编号］1002-8528（ 2011） 11-0041-03
建筑科学
BUILDING SCIENCE
Vol. 27，No. 11 Nov． 2011
三种改良土的渗透性试验研究
米海珍，杨泽平（ 兰州理工大学 土木工程学院，兰州 730050）
［摘 要］ 利用室内试验研究了素黄土、石灰土、石灰与 粉 煤 灰 （ 二 灰 ） 黄 土、水 泥 土 的 渗 透 性。共 选 取 了 10 组 土 测 定 其
表 4 二灰土不同配比渗透系数（ cm / s）
石灰粉煤灰土配比 1∶ 2∶ 7 1∶ 3∶ 6 1∶ 4∶ 5
7d 13. 5E － 06 6. 85E － 06 2. 62E － 06
14d 7. 18E － 06 5. 31E － 06 126E － 06
21d 6. 16E － 05 3. 65E － 05 18. 9E － 05
最大干密度 / g / cm3 1. 74 1. 61 1. 56 1. 52 1. 63 1. 61 1. 59 1. 75 1. 76 1. 79
最佳含水率 /% 15. 4 18. 0 21. 7 24. 3 17. 8 19. 5 20. 2 16. 5 17. 1 17. 6
3. 2 渗透性 采用南 55 型渗透仪装置，按变水头法对原状土
石灰土 和 水 泥 土 的 配 比 （ 体 积 比 ） 为 1 ∶ 9、2 ∶ 8、 3∶ 7三种，二灰 土 （ 石 灰、粉 煤 灰、黄 土 体 积 配 合 比 ） 为 1∶ 2∶ 7、1∶ 3∶ 6、1∶ 4∶ 5三种； 养护期分别为 7d、14d、
42
建筑科学
第 27 卷
21 d 、28 d 。 击 实 试 验 及 渗 透 试 验 均 按 有 关 规 范 进 行 。
2 试验材料和试样制备
试验采用兰州 龚 家 湾 的 扰 动 黄 土，土 样 物 理 性 质见表 1。 试 验 前 将 土 样 烘 干、捣 碎，过 5mm 筛 孔 的土为试验用土，熟石灰过 2mm 筛。试验所用水泥 为 P． O． 42. 5 普 通 硅 酸 盐 水 泥，粉 煤 灰 为 兰 州 西 固 热电厂的副产品。
将不同配比的 击 实 石 灰 土 样 养 护 后，进 行 渗 透 试验，结果见表 3。
表 3 石灰土不同配比渗透系数（ cm / s）
石灰土配比 1∶ 9 2∶ 8 3∶ 7
7d 5. 25E － 05 1. 14E － 05 0. 60E － 05
14d 8. 79E － 06 7. 63E － 06 5. 67E － 06
不同二灰土配比的渗透试验结果见表 4。由表 4 可见，1∶ 2∶ 7和 1 ∶ 3 ∶ 6 二 灰 土 随 着 龄 期 的 增 长 渗 透 系数也出现了先减 小 后 增 大 再 减 小 的 趋 势，而 且 在 不同的龄期 1∶ 3∶ 6都比 1∶ 2∶ 7抗渗性要好。这是由 于 在 黄 土 中 加 入 石 灰 、粉 煤 灰 后 ，增 加 了 混 合 料 中 凝 胶 物 质 数 量 ，填 充 了 土 颗 粒 间 的 孔 隙 ，使 结 构 变 得 紧
图 1 石灰土干密度与含水率关系曲线 图 2 二灰土干密度与含水率关系曲线 图 3 水泥土干密度与含水率关系曲线
土样名称 素土 1∶ 9石灰土 2∶ 8石灰土 3∶ 7石灰土 1∶ 2∶ 7二灰土 1∶ 3∶ 6二灰土 1∶ 4∶ 5二灰土 1∶ 9水泥土 2∶ 8水泥土 3∶ 7水泥土
表 2 击实试验结果表
渗透系数，试验结果表明： 3∶ 7配比的水泥土可以作为防渗土料，3∶ 7配比的石灰土可作为短期防渗隔水土 料，二 灰 土 不 能 担 当
此任； 同时，发现各种改良土在养护至 21d 左右渗透系数有增大现象，这一机理需进一步研究。
［关键词］ 石灰土； 二灰土； 水泥土； 渗透性
［中图分类号］ TU441 + ． 33
［Key words］ lime-loess； lime-flyash loess； cement-loess； permeability
1引言
土的渗透性是岩土工程和工程地质评价的重要 内容，而渗透系数是 衡 量 土 体 的 渗 透 性 能 的 一 项 重 要物理力学指标。郭鸿等人探求了陕西黄土掺量对 粉煤灰最大干密度 和 渗 透 特 性 的 影 响［1］，李 志 高 等 选用双因素方差分 析 法 分 析 了 掺 灰 比、含 水 质 量 分 数与渗透系数之间 的 关 系［2］，郭 婷 婷 等 人 对 黄 土 二 灰土工程特性进行 了 研 究［3］，刘 鲁 娜 等 做 了 素 土 与 水泥土渗透系数的 对 比 试 验［4］，许 兰 蓉 等 分 析 了 灰 土与水泥土不同配 合 比 室 内 物 理 力 学 性 质［5］，米 海 珍等对兰州石灰土 工 程 性 质 做 了 试 验 研 究［6］，储 诚 富 等 对 原 状 土 、重 塑 土 和 改 性 粉 土 的 压 实 性 、渗 透 性 等 主 要 防 渗 垫 层 指 标 进 行 了 对 比 评 价［7］ 。
21d 2. 83E － 05 2. 56E － 05 1. 48E － 05
28d 6. 16E － 06 5. 06E － 06 4. 25E － 06
由 试 验 结 果 可 以 看 出 ，随 掺 入 比 增 加 ，石 灰 土 渗 透 系 数 逐 渐 减 小 ，随 着 时 间 的 增 长 ，渗 透 系 数 出 现 了 先减小后增大再减 小 的 趋 势，渗 透 系 数 也 越 来 越 接 近。这是由于石灰 与 黄 土 混 合 后，产 生 的 水 化 产 物 与黏土颗粒粘结在 一 起 形 成 网 状 结 构，增 强 了 颗 粒 间的联 结 作 用［7］。 熟 石 灰 可 以 使 硬 凝 产 物 在 一 些 土粒的孔隙中沉 积，从 而 使 渗 透 系 数 显 著 降 低。 渗 透系数随着龄期的 增 长 而 减 小，土 颗 粒 随 时 间 增 长 而趋向于更凝聚的结构。但渗透系数在 21d 时发生 波 动 ，这 一 现 象 的 微 观 机 理 尚 不 清 楚 ，应 该 与 灰 土 的 凝结和结构再形成有关。 3. 2. 2 二灰土渗透性能
［收稿日期］ 2011 -04-30 ［作者简介］ 米海珍 （ 1956-） ，男，博士，教授 ［联系方式］ mihaizhen@ 126. com
基的防水中采用水 泥 土 已 较 常 见，工 程 界 普 遍 认 为 水泥黄土的防水功 能 强 于 灰 土，但 这 些 改 良 土 到 底 在多大比例时较为 合 适 仍 不 是 很 清 楚，通 常 是 加 入 水泥或熟石灰的 比 例 愈 大，防 水 性 能 则 愈 好。 但 石 灰掺量过大会影响强度 （ 通常 最 大 比 例为 3 ∶ 7 灰 土） ，掺加水泥土比 例 较 大 时 则 造 价 就 较 大，工 程 较 难承受； 另外，较 为 准 确 的 渗 透 性 研 究 较 少。 因 此， 笔者在实验室内做了三种工程中常用的改良土（ 石 灰土、二灰土及水泥 土 ） 的 渗 透 试 验，以 期 得 到 更 加 准确的渗透数据，为 这 些 土 在 何 种 比 例 时 可 作 为 防 渗土料提供判据。
［文献标识码］ A
Experimental Study on Permeability of Three Kinds of Improved Loess
MI Hai-zhen，YANG Ze-ping（ Civil Engineering College of Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China）
第 11 期
米海珍，等： 三种改良土的渗透性试验研究
43
密； 粉煤灰的凝硬作用形成的水化物晶体阻碍了水 的渗流［8］。1∶ 4∶ 5 二 灰 土 渗 透 系 数 随 着 龄 期 的 增 长 有所增长。在养护 7d 时随着粉煤灰含量的增大，渗 透系数出现了较为 快 速 的 下 降，而 其 它 龄 期 1 ∶ 3 ∶ 6 二灰土表现出较低渗透性。1∶ 4∶ 5二灰土由于石灰 和 粉 煤 灰 的 数 量 已 占 一 半 ，本 身 团 聚 性 变 差 了 ，渗 透 性反而增大了，因此 可 以 推 断 二 灰 土 的 防 水 性 能 最 佳比例应在 1∶ 2∶ 7 ～ 1∶ 3∶ 6之间。
表 1 试验黄土料的物理性能指标
天然密度 含水量
液限 最优含水率
比重
/g /cm3
/g 塑限 /%
/%
2. 69 1. 55 9. 95 16. 47 24. 56 15. 36
最大干密度 /g /cm3
1. 74
后均用密封的保鲜膜袋装好。到达规定养护日期后 用渗透试验环刀取样，渗 透 试 样 （ 试 样 面 积 30cm2 ， 高度 4cm） ，做变水头渗透试验。对于硬度比较大的 水 泥 土 试 样 ，提 前 用 环 刀 取 样 、养 护 。
样 ，素 土 扰 动 样 ，三 种 不 同 配 比 改 良 土 样 进 行 了 渗 透 试验。所取的原状土渗透系数 k 为 6. 82E － 05 cm / s，对 素 黄 土 在 最 优 含 水 量 条 件 下 采 用 标 准 击 实 制 备 土样，渗透系数为 6. 75 E － 06 cm / s，经 7d，28d 龄期 养护后，测 得 渗 透 系 数 分 别 为 2. 33 E － 04 cm / s 和 1. 45 E － 05 cm / s。击 实 素 土 28d 后 渗 透 系 数 明 显 减弱，约为原状土样的 1 /5。 3. 2. 1 石灰土渗透性能
目 前 在 湿 陷 性 黄 土 地 区 ，道 路 的 路 基 工 程 ，排 水 工 程 ，垃 圾 场 工 程 的 土 石 坝 防 渗 ，多 层 建 筑 的 地 基 改 良等均涉及到地基和芯墙的渗透性能。在该地区用 灰 土 作 为 垫 层 时 ，也 希 望 能 起 到 防 水 作 用 ，在 黄 土 路