胶凝砂砾石坝筑坝材料耐久性能研究及新型防护材料的研发

针对胶凝砂砾石坝体材料和新型保护层材料抗渗和抗冻性能展开了试验研究,其中抗冻测试中引入气冻和冰冻两种测试手段以表征胶凝砂砾石抵抗冻融和温度循环的能力.结果表明,未掺加外加剂的胶凝砂砾石180d龄期抗渗可达到W8,90d龄期抗冰冻不足25次冻融循环,气冻350次温度循环后相对动弹性模量仍约65%,抗气冻可到600次以上温度循环.掺加外加剂的胶凝砂砾石相应龄期的抗渗为W12,抗冰冻达75次冻融循环,气冻350次温度循环后相对动弹性模量仍有80%以上.因此建议胶凝砂砾石中采用外加剂,并以长龄期180d为设计龄期.新型保护层材料的研发试验表明,变态胶凝砂砾石、富浆胶凝砂砾石均具有良好的防渗(抗渗等级W10以上)和抗冻能力(F300次冻融循环),可作为胶凝砂砾石坝上、下游防渗抗冻保护层材料.     

垂直渗透仪测定土工合成材料黏土垫方法初探

土工合成材料黏土垫(GCL)是一种新型防渗材料,具有渗透系数低,抗不均匀沉降,优良的自我修复功能,抗冻融循环,施工方便等诸多优点,但我国目前尚无国家标准,大大地制约了GCL的推广应用.由于GCL的渗透性与其使用条件(主要是上覆有效压力)密切相关,所以其试验方法应考虑模拟现场使用条件.而国际上应用较广的ASTM D5887(利用柔壁渗透仪测定土工合成材料黏土垫试样流率的标准试验方法)在此方面有不足之处.作者认为经过改造的常规垂直渗透仪能够较好的模拟现场试验条件,且能够满足工程精度.     

风化料在鲁布革土石坝防渗体中的应用

本文论述了鲁布革土石坝心墙采用的风化料的基本特性及防渗和抗渗透变形的能力,同时结合鲁布革薄心墙坝的特点,论述了心墙裂缝后的自愈能力。文中通过试验资料阐明了鲁布革土石坝心墙采用的风化料无论在防渗或是在抗渗透变形方面都有较好的性能,在裂缝自愈能力方面甚至优于南方红粘土,是修建高土石坝防渗体的一种好材料。     

钠基膨润土防水毯(GCL)在水利防渗工程中的应用及探究

钠基膨润土防水毯是一种新型环保生态复合防渗材料,它由二层土工合成材料夹封优质防渗钠基膨润土,通过集束针刺复合而成具有整体稳定性好、抗变形强度高、永久防渗且生态环保的性能,在水利工程建设中具有广泛的推广前景。     

钠基膨润土防水毯在水利工程中的应用

钠基膨润土防水毯是一种新型环保生态复合防渗材料,它由二层土工合成材料夹封优质防渗钠基膨润土,通过集束针刺复合而成。具有整体稳定性好、抗变形强度高、永久防渗且生态环保的性能,在水利工程建设中具有广泛的推广前景。     

土工合成材料膨润土垫性能探讨

 膨润土移动是一种常见的现象,通过对大量土工合成材料膨润土垫（GCL）试验数据的分析,发现膨润土的移动对GCL性能会产生不良影响,如导致单位面积质量难以确定和防渗性能降低。同时分析了引起膨润土在GCL中移动的影响因素,包括基底材料粒径、应力集中、保护层的种类以及GCL含水量等。最后提出了针对不同原因引起的膨润土移动现象所应采取的合理解决措施。其成果对GCL这种土工合成材料的制作工艺、施工工艺、设计和科研有一定的参考价值。     

干湿和冻融循环对黄土颗粒分布的影响研究

通过室内试验模拟土体季节性干湿和冻融交替变化,采用Mastersizer 2 000激光粒度仪对经历干湿和冻融循环后的试样进行颗粒分析。通过对比不同干湿和冻融循环次数后土的粒径变化来揭示土的颗粒分布规律。结果表明:经历不同干湿循环和冻融循环作用后,土的粒径分布发生较大变化。随着干湿循环次数的增加,土粒含量中粉粒含量呈增加趋势,黏粒含量先减少后增加;随着冻融循环次数的增加,土粒含量中粉粒含量逐渐增加,黏粒逐渐减少。揭示的干湿和冻融循环作用后土体颗粒分布的变化规律,表明干湿和冻融循环作用对土的微观结构有较大影响,是导致边坡剥落的重要因素,为进一步研究边坡防护技术提供了理论依据。     

碱矿渣粉固化沙漠土力学性能及耐久性能研究

结合新疆古尔班通古特沙漠环境特性,通过固化沙漠土击实试验、干湿循环试验以及冻融循环试验,研究其力学性能和耐久性能。结果表明:固化沙漠土最优碱矿渣粉固化剂掺量为14%,最优含水率为10%,此时最大密度为2.09 g/cm~3,28 d抗压强度为6.34 MPa。固化沙漠土28 d无侧限抗压强度随干湿循环次数的增多而增大,干湿循环9次时强度最大(8.67 MPa),比标准试样减小27.9%,之后无侧限抗压强度逐渐降低。固化沙漠土无侧限抗压强度随冻融循环次数的增加而增大,当冻融循环5次后增幅趋于平缓,冻融循环7次后强度随龄期的增大逐渐减小,9次冻融循环后的强度为7.8 MPa(标准养护试样的80.4%)。     

低应力状态下干湿-冻融循环对季冻区膨胀土强度的影响

考虑渠道浅层土体的实际应力状态,开展了一系列低围压下的三轴固结不排水剪切试验,分别研究了干湿循环、冻融循环和干湿－冻融循环三种环境作用对取自黑龙江大庆的膨胀土的应力－应变关系和抗剪强度的影响。结果表明,在低围压下:未经历和经历了三种循环作用的试样,其应力－应变曲线总体上表现为弱应变软化型或应变稳定型;相同围压下,经历了三种循环作用的试样均随作用次数的增加,产生破坏强度明显降低的现象,其中经历干湿－冻融循环的试样在作用８次后趋于稳定,其试样破坏强度降低的幅度最大;经历三种循环作用后,试样黏聚力均呈指数型衰减,而内摩擦角变化不大,其中经历干湿－冻融循环作用的试样黏聚力衰减程度最大。     

干湿循环对膨胀土强度特性的影响

为探讨干湿循环和压实度以及不同压实条件下干湿循环对膨胀土强度特性的影响,文中对不同压实度和干湿循环次数的膨胀土进行直接剪切试验。结果表明,随干湿循环次数增大,膨胀土抗剪强度越低;随压实度增大,干湿循环后抗剪强度下降越明显;膨胀土摩尔-库伦抗剪强度参数随压实度增大而增大,随干湿循环次数增大而减小。     

GCL常见问题分析

钠基膨润土防水毯(以下简称GCL)作为传统压实黏土层的替代者,具有优异的防渗隔离性能,被广泛应用于水利、环保、交通等领域的防水防渗工程。GCL在国内应用已有20多年,但人们对其认识还存在一定的误区,阻碍了GCL的进一步推广应用。为消除人们对GCL的错误认识,加深对GCL的理解,基于多年的GCL生产和研究经验,阐述了编织布平整度、膨润土特性、GCL认知、测试方法等方面存在的问题。研究结果表明:不平整载布不宜用于GCL的生产;以GCL为主防渗层的工程,应该使用粉末型GCL;GCL作为环保工程的次防渗层,是整个防渗系统的重要组成部分;GCL检测标准应增加平整度或漏点检测,并应能反映GCL前期渗透系数。     

GCL复合垂直防渗墙中污染物运移的一维解析解

为研究膨润土防水毯(GCL)和水泥-膨润土防渗墙组成的新型复合垂直防渗墙中有机污染物的运移机理,分别考虑水泥-膨润土防渗墙和GCL作用,以及污染物击穿GCL复合垂直防渗墙迁移到零浓度的潜水层中,建立了污染物在GCL复合垂直防渗墙中的一维运移模型,并给出了出口边界采用混合边界条件时的一维解析解,所得结果与GeoStudio软件数值模拟结果高度吻合,由此验证了解析解的正确性,进而采用一维解析解开展了参数分析。研究结果表明：GCL层可以进一步提高垂直防渗墙的防污效果;有机污染物的半衰期主要影响水泥-膨润土防渗墙中的浓度分布,水泥-膨润土防渗墙的墙厚与渗透系数对墙体内部的污染物浓度分布和出口边界的污染物通量的影响较大。     

带缺陷膨润土防水毯的渗透试验

分别以自来水和0.05 mol/L的CaCl2溶液作为渗滤溶液研究带缺陷膨润土防水毯(GCL)的渗透性能。试验结果表明:自来水渗滤时,GCL的渗透系数随着缺陷直径的增大而增大,缺陷直径达11 mm时缺陷不能完全愈合,致使渗透系数超过1×10-9m/s。CaCl2溶液渗滤时,随着离子交换作用的进行,渗透系数随孔隙体积流量的增大有增大的趋势;缺陷直径小于5 mm时GCL具有一定的自愈能力,但增至7mm时缺陷不能愈合,溶液和缺陷的共同作用使得GCL的防渗性能很差。     

膨润土种类及掺量对塑性混凝土性能的影响

通过塑性混凝土和易性、抗压强度、弹性模量和相对渗透系数试验,对比分析钠基膨润土和钙基膨润土对塑性混凝土和易性、抗压强度、弹性模量和相对渗透系数的影响。结果表明:塑性混凝土和易性满足要求;同一龄期下随着膨润土掺量的增加,塑性混凝土的抗压强度和弹性模量都降低,但掺钠基膨润土的塑性混凝土抗压强度和弹性模量比掺钙基膨润土的塑性混凝土抗压强度和弹性模量高约1.5倍;前者的相对渗透系数小于后者;塑性混凝土中膨润土的掺量不宜超过60%,宜控制在20%～40%之间;宜用90 d龄期作为塑性混凝土力学性能试验的标准养护龄期。     

离子交换对GCL防渗能力的影响

 GCL在垃圾填埋场中的用量占其总用量的90%，而填埋场中的沥滤液含有大量高于1价的阳离子(如Ca2+，Mg2+等)，它们与GCL中的阳离子发生离子交换，影响GCL的防渗性能。经研究分析GCL膨润土中的阳离子与沥滤液中的阳离子发生离子交换的条件、机理、过程以及它们对GCL防渗能力的影响，提出了有针对性的解决办法。     

深厚覆盖层地基渗流控制措施效果数值分析

结合某工程实例,应用有限元分析方法,分析了地基防渗墙深度、铺盖长度及覆盖层土体渗透性等因素对坝基渗流控制效果的影响。结果表明:覆盖层渗透系数较大时,覆盖层成为大坝渗流的主要通道,防渗墙只有完全截断覆盖层才能取得较好的防渗效果;当采用悬挂式防渗墙时,防渗墙深度取其与覆盖层厚度之比为0.7左右时较为合理;单纯依靠铺盖不能有效控制覆盖层地基渗流;覆盖层渗透性是坝基渗流控制较敏感因素,其渗透系数大小及渗透各向异性均对大坝渗流场有一定影响。     

毛细透排水带抗淤堵性能试验

通过对毛细透排水带进行试验,测试其抗淤堵性能。在清水和浑水条件下,对滤料渗透系数、毛细透排水带与滤料组成的综合渗透系数进行对比分析,结果表明,在清水情况下,毛细透排水带与滤料组成的综合渗透系数是未采用毛细透排水带原滤料渗透系数的407.0～544.3%;在采用浑水进行27次试验后,试验段从上至下4段的综合渗透系数分别是清水综合渗透系数的46.0%、58.5%、64.5%和83.9%。试验表明毛细透排水带能显著提高综合的渗透系数,并具有较好的抗淤堵性能。     

表面活性剂减阻流体传热与阻力关系试验研究

针对在水中添加表面活性剂可以出现阻力系数减少而同时传热性能发生变化的现象，采用测压差装置和热电偶测温系统分别对二维流道内不同的减阻流体的减阻性能、传热性能进行了试验，研究了浓度、配比、雷诺数和热流密度对减阻流体传热与阻力系数之比值的影响。结果表明，表面活性剂减阻流体的传热系数考尔朋（Colburn）因子与阻力系数之比和水的情况有较大的差异；当减阻流体的减阻率稳定时，随着雷诺数的增大，考尔朋恩因子与阻力系数比值缓慢下降；达到临界雷诺数后，考尔朋因子与阻力系数之比值波动较大，并且比值迅速增大到接近没有添加减阻剂的水平。