对粉质黏土渗透性改良的试验研究

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工程与建设 2011 年第 25 卷第 5 期 663
试验与 检测 S HI Y AN Y U J I A N CH E
储诚富, 等: 对粉质黏土渗透性改良的试验研究
制的有效含水量区间较后者大, 这将大大方便施工过 程中含水量的控制, 具有较强的工程实践意义。
3结 论
( 1) 该粉质黏土原状土渗透试验所得渗透系数 不满足环保要求, 对其进行轻型压实处理后, 其渗透 系数能满足要求, 但有效含水率范围小, 不利于施工。
收稿日期: 2011 06 02 作者简介: 储诚富( 1975- ) , 男, 安徽潜山人, 合肥工业大学博士生, 讲师.
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储诚富, 等: 对粉质黏土渗透性改良的试验研究
试 验与检测 S HI YANYUJI ANCHE
素土的轻型和重型击实曲线如图 1 所示, 从中可 以看出, 土的干密度随着含水率增大而增大; 但当含 水率大于最佳含水率后, 干密度随含水率增大反而降 低; 随着压实功增大, 土的最佳含水率降低, 最大干密 度增大。
( 2) 通过对素土在不同击实功下的击实试验可 知, 在一定的压实功范围内随着压实功能增大, 土体 的最佳含水率降低, 最大干密度增大。
( 3) 通过对 不同 PP T 掺 入量重 塑土在 相同 的 击实功下的击实和渗透试验可知, 掺入 PPT 后土的 最大干密度 较原状 土增大, 渗 透系数 大大减 小, 且 前者施工中可控制的有效含水量 区间较后者大, 这 将大大方便施工过程中含水量的 控制, 具有较强 的 工程实践意义。
参考文献
表 1 土的物理性质
湿密度
干密度 含水量 液限
/ ( g cm- 3 ) / ( g cm - 3) / ( % ) / ( % )
塑限 I p 指数
/(%)
1. 98
1. 63
21. 4 29. 9 18. 8 11. 2
1. 2 试验方法 ( 1) 击实试验。将土样烘干、粉碎, 过 5 mm 筛, 按
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参考文献
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图 2 不同土样轻型击实试验含水量与干密度的关系
2. 2 渗透试验分析 进行了素土的轻型击实试验和重型击实试验, 并
对击实后的土样进行了渗透试验, 相应关系曲线如图 3 所示, 试验结果见表 2 所列。
图 3 素土轻型与重型击实试验对比
图 4 轻型击实试验对比
从表 3 可以看 出, 在相 同的击 实功 能下, 添 加 P PT 加固剂的土最佳干密度明显得到提高, 在本实 验的情况下压实度能够提高 5% , 最佳含水率会减小 大约 2% , 从 图 4 看出 土的渗透系 数能够减 小2~ 3 倍, 大大改善了土的渗透性。对比 P PT 加固剂推荐 使用量的 1 L 处理 33 m3 土和处理 36 m3 土的试验 结果, 可以得出: 前者处理后的土的渗透系数小于后 者, 且均能满足填埋场渗透性要求; 前者施工中可控
长期以来, 填埋场渗滤液被认为是其周边地区地 表水及地下水的潜在污染源, 而且填埋场关闭以后, 其渗滤液的产生要持续多年甚至数十年。因此, 对填 埋场衬垫材料的研究已成为国内外环境与岩土领域 的专家学者研究的热门问题[ 5 8] 。
鉴于目前国内外对填埋场衬垫材料的已有研究成 果的基础上, 在黏土覆盖层厚度比较薄的地点或者黏 土资源缺少的地区, 通过不同加固剂加固土效果的对 比, 提出该种土的最佳加固剂和掺入比。利用该种压 实加固土衬垫可以减小卫生垃圾填埋场衬垫的厚度, 增大垃圾填埋场的容量, 具有良好的社会经济效益。
图 1 不同击实功下干密度与含水量的关系
由素土及掺入比不同的两组( 33 m3 土掺入 1 L PPT 和 36 m3 土掺入 1 L PPT ) 在相同击实功下的击 实试验, 得到干密度与含水量的关系如图 2 所示。从 可以看出, 当 33 m3 土掺入 1 L PP T 时, 土的最大干 密度最大, 压实效果最好。
从图 3 和表 2 可以看出, 在轻型 击实试验条件 下, 要使 渗 透 性 达 到 环 保 要 求, 其 压 实 度 要 达 到 98. 3% 以上, 但在这样的击实功下要达到 98. 3% 的 压实度的可操作 的含水 量区 间必须 严格的 控制在 16. 5% ~ 18. 0% , 否则是 不合 格的, 故 在该压 实功 下处理此粉质黏土可操作性不强; 重型击实试验虽 然其渗透性要求 在很大 含水 量的范 围内都 能够得 到保证, 压实度也提高到了 113% , 但是重型击实所 需要的击实功是轻型击实试验的 4. 5 倍, 这在工程 施工中是不经济的。
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地解决了堤防安全护砌与保护自然环境的矛盾。
3 结束语
生态护坡在河道整治过程中已经得到越来越多 的应用, 发挥着良好 的性能特性。在河道整治 过程 中, 应该按照相关规范要求, 结合工程实际特性, 建立 系统可靠的边坡生态化防护设计方案, 使水利工程建 设护坡工程与周围环境融为一体, 充分发挥水利工程 边坡生态化防护的综合性能。
对不同掺入 比改良 土的 轻型 击实 功下的 试验 结果见表 3 所列, 相应关系曲线如图 4 所示。
表 3 轻型击实试验结果对比
PPT 添加量
最佳干密度 / ( g cm - 3 )
0( 素土) 1 L PPT 33 m3 土 1 L PPT 36 m3 土
1. 7 1. 78 1. 76
压实度 / (%)
生态 砖 为 六 角 形, 对 边 距 为 350 mm, 厚 度 100 mm。该生态砖是由混凝土中加入了用高新技术 进行特殊制造并进行染整处理的合成纤维制成的, 使 混凝土的各项强度与耐久性都有不同程度的改善, 提 高了承受荷载能力; 用于粘合废砖石骨料的水泥浆采 用纳米级聚合物进行改性, 增加了粘合强度; 用新型的 混凝土构件成型机制成六角形混凝土板块, 铺设稳定 性较好, 满足水利堤防工程的特殊要求, 同时, 板块空 隙率适合植物生长的需要[ 8] 。由于它能使肥料缓释、 水分保留、高碱性水环境条件的改善得到有效解决。 植物能在这种混凝土板块上较好地生长。同时, 它的 颜色可以根据周围环境进行搭配和选择, 也可以拼成 各种各样的图案, 改变了混凝土材料灰黑的旧面孔, 使 堤防在夏天绿草如茵, 冬季五彩缤纷, 成为河道一道亮 丽的风景线。它实现了在混凝土上长草的愿望, 较好
试验与 检测 S HI Y AN Y U J I A N CH E
储诚富, 等: 对粉质黏土渗透性改良的试验研究
对粉质黏土渗透性改良的试验研究
储诚富, 邓小卫, 陈永新, 杨姗妮, 李国峰
( 合肥工业大学 资源与环境工程学院, 安徽 合肥 230009)
摘 要: 长期以来, 填埋场渗滤液被认为是其周边地区地表水及地下水的潜在污染源, 而且填埋场关闭以 后, 其渗滤液的产 生要持
( 2) 渗透试验。将击实试验所得的土样分别用 渗透环刀取样, 在抽气装置中抽气 120 min, 并在饱 和缸中 24 h 饱和, 进行变水头渗透试验, 并测得不同 情况下渗透系数。
2 试验分析
2. 1 击实试验分析 由于对 原状 土的 渗透 试 验所 得渗 透 系数 k =
4. 55 10- 7 cm/ s 不能满足填埋 场衬垫的渗透 要求 ( 小于 1 10- 7 cm/ s) , 因此需要对土进行处理, 先对 素土进行轻型击实处理, 看其能否满足要求。
续多年甚至数十年。因此, 利用压实、掺入加固剂等不同的方法综合对土体进行改善, 提出适合黏性土加 固的方法, 使卫生 填埋场
衬垫的渗透系数不大于 1 10- 7 cm/ s 以达到环保要求, 具有良好的社会效益和经济效益。
关键词: 粉质黏土; 压实; 加固; 渗透性
中图分类号: TU 411
文献标识码: A
1 室内试验
1. 1 试验材料 试验用粉质黏土取自合肥市派河大道施工现场,
其物理 性质 见表 1 所 列; 掺加 加固 剂 P PT ( Perma Pow er T w o, 简称 PPT ) , PPT 是一种有机的 酵素产 品, 能抵抗水的 渗透、气候 的变化及老 化作用, PP T 加固剂是以浓缩液方式来使用, 用量很少, 成本较低。
( 上接第 595 页) 准确并避免发生侧向移动。采用这种独特的联锁设 计, 铺面在水流作用下具有良好的整体稳定性; 高开孔 率渗水型柔性结构铺面能够降低流速, 减少流体压力 和提高排水能力, 开孔部分一方面起到渗水、排水的作 用, 另一方面起到增加植被面积, 美化环境的作用; 按 照国际通用的生态混凝土设计, 在混凝土中添加了醋 酸纤维等高分子物质, 使混凝土自锁块在强度不变的 情况下更有利于水生植物生根和水生动物繁衍[ 7] 。 2. 5 生态砖( 六角形空心砖) 护坡
文章编号: 1673 5781( 2011) 05 0662 03
随着城市建设的Baidu Nhomakorabea展、居民生活水平的提高, 城 市生活垃圾产量与日俱增。这些垃圾不仅污染环境、 破坏城市景观, 而且传播疾病、威胁人类的生命安全, 成为社会公害之一。因此, 城市生活垃圾问题是我国 和世界各大城市面临的重大环境问题[ 1] 。
设计的掺入比将 PPT 加水稀释和水按设计的含水率 加入干土样中搅拌均匀, 装入保鲜袋中静置 24 h, 然后 进行轻型击实试验, 同时对素土进行轻型和重型击实 试验, 得出其最佳含水率和最大干密度。本击实试验 在标准电动击实仪中进行, 轻型击实试验分 3 层, 每层 27 击, 重型击实试验分 5 层击实, 每层 27 击。
垃圾处 理处置常见方法有焚烧、堆肥和卫生填 埋, 各国根据自己的国情采用的处理方式也不同, 其 中卫生填埋场已成为各国处理垃圾的最终处理方式。 我国垃圾中, 纸、金属、塑料含量很少, 而且也被人多 次挑拣, 可再利用的物质很少, 因此对我国的垃圾在 有条件地区进行卫生填埋, 是符合我国国情当前的处 理方式之一[ 2 4] 。
10 0 10 5 103. 5
有效含水量 区间/ ( % )
16. 5~ 18 14~ 18. 5 14~ 16. 5
压实度最大 时渗透系数 / ( cm s- 1 ) 6. 91 10- 8 2. 17 10- 8 3. 41 10- 8
注: 原状土的渗透系数为 k= 4. 55 10- 7 cm / s。
社, 2003. [ 6] 唐晓武, 史成江, 林延松, 等. 混合粉质黏土和疏浚土填 埋场防渗
垫层的环 境 土工 特 性 研究 [ J ] . 岩 土工 程 学 报, 2005, 27 ( 6) : 626- 631. [ 7] 刘长礼, 王秀艳, 张 云. 垃 圾填埋场 砂土衬垫 中膨胀土 添加剂 的防渗能力[ J] . 地球学报, 2000, 21( 1) : 98- 103. [ 8] 柯 瀚, 黄传兵, 陈云敬. 成 层介质中 填埋场渗 滤液的最 大饱和 深度[ J] . 岩土工程学报, 2005, 27( 10) : 1 194- 1 197.
表 2 轻型击实与重型击实试验比较
击实类型 轻型击实
击实功 / ( kJ m- 3 )
638. 9
有效含水量区间/ ( % ) 压实度/ ( % )
16. 5~ 18
100
重型击实
2 872. 1 9~ 20( 全部实验含水量) 113
注 本实验中的压实度是以 1. 70 g/ cm3 作为最大干密度计算。
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