斥水剂作用下土体土水特性变化规律试验研究

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在土木工程领域,自然界中的土大都表现为亲水性,随着近代人类活动和工程建设的大规模发展,由土的亲水性引发的工程问题愈来愈凸显。溜滑、滑坡等抗剪强度减小的问题,管涌、流土等渗透破坏现象,地面变形、海水入侵等工程问题的出现,都是由于土体具有较好的亲水性。其对建筑物产生的严重破坏作用往往具有长期潜在危险特点。因此,可以通过加入斥水剂对土颗粒进行改性以使其由较强亲水性变为弱亲水性甚至斥水性,那么水无法轻易渗入土体孔隙内部,渗流不易发生,由渗流引起的工程问题就不易出现。此外,斥水性土体孔隙内部的水无法轻易溢出外部,土的保水性大大提高,对需要土体保水富水的工程大有益处。再者,斥水性土壤可采用部分工程弃土通过技术手段加以重新利用,变废为宝,减小环境污染和堆积占地,成为再生土资源。本文采用试验方法,对土体改性效果与斥水度评价以及改性土体渗透性能与抗剪强度特性进行了系统研究。主要有:(1)斥水土体改性效果评价。二氯二甲基硅烷作用下的砂土斥水效果最好,其斥水性长期保持稳定,土颗粒分散不结块;硅烷偶联剂作用下的砂土具有较好的斥水性,但土颗粒易固化成块,制备试样较为困难;十二烷基硫酸钠作用下的砂土斥水性不明显,且容易丧失。十八烷基伯胺作用下的粘土具有较好的斥水性,其与粘土的质量比为0.2%时已达到严重斥水等级,其斥水性亦能长期保持稳定。普通砂土中加入改性粘土时,不同粘土参量下的斥水程度有明显变化,粘土与砂土质量比为4%时,其斥水程度即可达到严重斥水等级。(2)斥水性评价标准。两种不同体积分数的戊二醛溶液通过入渗时间可作为检验斥水性土体斥水等级的指标。(3)改性土体渗透性能试验。随着斥水剂含量的增加,改性土体渗透性逐渐减小。可采用k=11.73e-0.932x来描述斥水剂含量与渗透系数关系。(4)改性土体抗剪强度试验。随着斥水剂含量的增加,改性土体抗剪强度呈递减趋势。可采用φ=-2.13x+36.08来描述斥水剂含量与内摩擦角的关系。这表明改性土体抗剪强度与斥水土含水率之间呈负相关,即含水率越高,抗剪强度越小。本文研究成果可以为斥水性土体应用于土水工程领域提供试验基础,也将进一步推动土壤学和土木水利工程学科的交叉互动和发展。
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