基于核磁共振技术的疏浚淤泥固化土孔隙水含量及分布研究

为研究疏浚淤泥固化土中孔隙水的含量及分布规律,利用低场质子核磁共振技术探测疏浚淤泥固化土的横向弛豫时间T₂分布曲线。结果表明各水泥掺量下淤泥固化土样品的弛豫时间分布只有一个主峰,峰面积随着养护龄期的增长和水泥掺量的增大均逐渐减小,孔隙水的含量逐渐减小,并且孔隙水的减少首先是从大孔隙水分开始的,龄期的主要作用是减小大孔隙里的水分含量,而水泥不仅有利于大孔隙水分含量的减小,也有利于小孔隙水分含量的减小;随着养护龄期的增长和水泥掺量的增大,淤泥固化土的T₂分布范围变窄,分布趋向于短弛豫时间,孔隙水逐渐分布在较小的孔隙中;加权平均T₂弛豫时间随着龄期的增长先快速下降,7 d后下降的速率逐渐减小,固化土T₂总核磁信号幅值随养护龄期的变化总体呈减小趋势,速度超过7 d后减慢,这是因为淤泥固化土内部的化学反应使得水分被消耗或转化成了矿物水。研究表明核磁共振技术能较好地呈现淤泥固化过程中孔隙水含量及分布的变化规律。     

激发性地聚物生态固化剂的应用及材料成本分析

【目的】为了在滨海滩涂区修筑临时的施工便道,供渣土车正常运营,依托温州市瓯江口滨海滩涂区道路路基加固项目,探究一种强度高、抗硫酸盐侵蚀、成本低的固化剂。【方法】通过室内对淤泥的固化试验和浸泡试验,研究石灰、水泥和激发性地聚物对滨海淤泥的固化效果,并将激发性地聚物固化剂用于现场淤泥的原位就地固化。【结果】室内试验结果表明：激发性地聚物对淤泥展现出最佳的固化效果,当固化剂掺量为8%、养护龄期为28 d时,固化淤泥的无侧限抗压强度可达2 321 kPa。浸泡试验结果表明：激发性地聚物固化剂对硫酸根离子有较好的抵抗效果,在试验条件下,试样未出现膨胀、开裂、剥落现象,且试样的强度损失较少,试样浸泡海水后与标养试样强度比值为95.2%。【结论】在滩涂区临时便道的就地固化工程中,激发性地聚物固化剂对现场淤泥固化后,土体地基承载力特征值可达661 kPa,满足道路设计要求。激发性地聚物固化淤泥的比强度为5.1 kPa/元,材料的“性价比”要高于石灰和水泥。     

考虑饱和渗透系数的宽级配土渗流侵蚀过程室内试验研究

【目的】宽级配土是堤防的主要填料,其在水力梯度作用下会发生内部侵蚀直至管涌破坏。渗流侵蚀过程会改变土体性质,进而影响饱和渗透系数。依据饱和渗透系数演变规律,探究土体渗流侵蚀过程,有助于工程安全性评价与渗透破坏预测防治。【方法】采用自制渗流侵蚀试验仪,通过逐级升高渗透水压力,开展土体侵蚀过程试验,测量饱和渗透系数和细颗粒流失量,探究级配与干密度对渗流侵蚀过程的影响。【结果】结果显示：依据饱和渗透系数演变规律,渗流侵蚀过程可分为侵蚀前期阶段、侵蚀发展阶段和侵蚀破坏阶段,从而定义了渗蚀发展临界水力梯度和渗蚀破坏临界水力梯度;宽级配土的渗蚀发展临界水力梯度与渗蚀破坏临界水力梯度均随级配参数D₁₅/d₈₅增加而减小;当细颗粒含量处于欠填状态时,渗蚀发展临界水力梯度随细颗粒含量增加而减小,渗蚀破坏临界水力梯度随细颗粒含量增加近似线性增大;当细颗粒含量处于满填状态时,两种临界水力梯度与累积细颗粒流失率均随着干密度增加而增大。【结论】可见,由于渗透侵蚀造成的饱和渗透系数变化显著地受土体级配与密实状态的影响。     

硅粉对淤泥水泥土性能改善的试验研究

该文通过在高含水量的河道清淤淤泥水泥土中掺入不同比例的硅粉,测试其密度、无侧限抗压强度及渗透系数,探讨硅粉掺量、养护龄期和淤泥含水量等因素对其性能的影响。试验结果表明:淤泥水泥土密度随硅粉掺量增加略有增大;无侧限抗压强度随硅粉掺量增大而提高,两者间近似呈线性关系;掺入硅粉对淤泥水泥土早期无侧限抗压强度提高非常有利,对后期无侧限抗压强度提高不明显;无侧限抗压强度随养护龄期增长而逐渐提高,二者间呈对数关系;渗透系数随硅粉掺量增大而降低1~2个数量级;淤泥含水量提高,淤泥水泥土无侧限抗压强度明显降低,但对其渗透系数影响不大。     

固化淤泥持水特性试验

为了研究固化淤泥的持水特性,采用离心试验获得土水特征曲线,分析水泥掺量和龄期对固化淤泥持水特性的影响。试验结果表明:固化淤泥的进气值随着水泥掺量和龄期的增加而增大;干燥率随着水泥掺量和龄期的增大而减小;水化产物的胶结与填充作用改变了淤泥孔隙结构,增强了固化淤泥的持水特性,减小了渗透系数,能够有效地阻止重金属的迁移,从而避免对环境造成二次污染。     

硅粉对塑性混凝土力学和抗渗性能的影响

通过强度、弹性模量及相对渗透系数试验,研究了硅粉对塑性混凝土力学和抗渗性能的影响.结果表明:在0～40％掺量范围内,硅粉对塑性混凝土各强度均有提高作用,最佳掺量为30％左右;相同掺量下,硅粉对塑性混凝土强度提高幅度由大到小为劈拉、抗压、抗折强度;随着硅粉掺量的增大,塑性混凝土强度和弹性模量均呈先增大后减小趋势,其中弹性模量的增幅小于抗压强度,有利于降低塑性混凝土的弹强比;硅粉可明显降低塑性混凝土的相对渗透系数.     

贵州赤水红层砂岩压缩破坏过程孔隙及渗透率试验研究

【目的】为了认识红层砂岩在加载过程中渗透率演化特征,【方法】通过声发射、核磁共振、渗透试验对贵州赤水红层砂岩加载过程中孔隙和渗透率的演化过程进行了研究,讨论了孔隙分形维数、孔隙率与渗透率之间的关系。【结果】结果显示：砂岩的小孔占总孔隙的33%～37%,大孔占总孔隙的64%～68%;经历多次加载梯度后,砂岩试样S-3、S-4、S-5的渗透率最终分别降低至初始渗透率的71%、63%、54%。【结论】结果表明：砂岩的渗透率在加载全过程中随应力的增加呈线性降低,孔隙率变化表现出明显的阶段性,孔隙压密阶段孔隙率降低,弹性阶段初期孔隙率回升后随应力增长而降低,非稳定破裂阶段孔隙率增大;砂岩的核磁共振T₂谱图呈双峰特征,在试样破坏前,大孔径孔隙比例降低,小孔径孔隙比例升高。NMR大孔分形维数D_fl与渗透率线性相关性强;核磁共振成像结果(MRI)可显示砂岩在不同加载阶段内部微孔洞和微裂隙的演化过程,通过对砂岩核磁共振图像处理,可获得不同应力加载过程砂岩孔隙演化规律。     

循环荷载下海砂复合固化淤泥动弹性模量与阻尼比研究

为了探究不同海砂掺量和振动频率对海砂复合固化淤泥动应力-动应变(σ_d-ε_d)关系、动弹性模量及阻尼比的影响，以海砂复合固化淤泥为研究对象，利用GDS动三轴仪在不同频率下进行分级加卸载试验。试验结果表明：动应力较小时，σ_d-ε_d曲线呈线性关系，逐级增大动应力，动应变增长迅速直至破坏；同一频率下，应力-应变曲线随海砂掺量的增加先上升后下移，掺量为15%的固化淤泥曲线位于最上方；同一海砂掺量，高频下的动变形小于低频、动强度高于低频；不同海砂掺量、不同频率下固化淤泥动弹性模量E_d均随动应力σ_d的增大而先增大后减小，阻尼比λ随动应力σ_d的增大先略有减小后逐渐增大；滞回耗能ΔW随动应力σ_d的增加呈现出非线性增大的趋势，相同动应力下对应的滞回耗能ΔW随频率的增加而减小；增大频率和掺入适量海砂可以提高固化淤泥的动弹性模量，有效降低固化淤泥的阻尼比。研究成果可供探讨海砂复合固化淤泥的动力特性和设计提供试验和理论参考。     

钙基膨润系土竖向隔离墙材料压缩及渗透特性试验研究

土-膨润土竖向隔离墙广泛应用于阻滞污染物在地下水中的运移。通过一维压缩固结试验和变水头渗透试验,研究砂土-钙基膨润土以及砂土-黏性土-钙基膨润土竖向隔离墙材料的压缩及渗透特性。试样含水率采用膨润土掺量为10%的膨润土浆调节,通过迷你锥坍落筒的坍落度试验确定满足施工要求的试样初始含水率。试验结果表明,钙基膨润土掺量为8.3%时能够满足抗渗性能要求(渗透系数小于10-9m/s),黏性土掺量对钙基膨润土系竖向隔离墙的压缩指数和渗透系数无显著影响。采用变水头渗透试验所测定渗透系数与通过太沙基一维固结理论所确定渗透系数结果差别较小,相同有效竖向应力下两者结果比值介于1/3至3。采用有效竖向应力为1 k Pa时的孔隙比、膨润土孔隙比和液限等物理性质指标进一步评价和预测钙基膨润土系竖向隔离墙的压缩和渗透特性。     

膨润土掺量和水胶比对水工混凝土抗渗透性能的影响研究

通过试验测定不同条件下水工混凝土电通量和气体渗透系数,揭示出水胶比与膨润土掺量对混凝土抗渗性能的影响特征,以及抗氯离子渗透兴和抗气体渗透性之间的相关性,并利用扫描电镜观察内部微观结构。结果表明：水工混凝土电通量和气体渗透系数均随膨润土掺量的增加呈现出先减小后增大的趋势,掺3%膨润土组的电通量和气体渗透系数均最低,电通量与渗透系数呈显著正相关;适当减小水胶比有利于增强抗氯离子渗透和抗气体渗透性能,水化硅酸钙凝胶体系内的C-S-H之间的连接和孔隙填充程度可能与掺膨润土水工混凝土抗渗透性能有关。     

氯化钙溶液对红黏土渗透系数变化的影响

为探究CaCl₂溶液对红黏土渗透系数的影响，通过X射线衍射(XRD)试验、渗透试验、热分析试验和扫描电镜(SEM),对红黏土试样受不同浓度(0.0、0.1、0.3、0.5、1.0 mol/L)的CaCl₂溶液饱和后的渗透性进行了试验分析。结果表明：当孔隙溶液浓度从0.0 mol/L增加到0.5 mol/L时，红黏土的渗透系数先降低后升高；此后随着孔隙溶液浓度的增加，渗透系数呈下降趋势；利用热分析试验，得到红黏土在加入不同浓度CaCl₂溶液后强结合水的含量，其强结合水含量的变化与红黏土渗透系数的变化有着紧密的联系；利用扫描电镜(SEM)观测了不同浓度CaCl₂溶液下土样的微观结构，Ca²⁺增大了红黏土矿物结合水膜厚度，导致土的有效孔隙减少，从而降低了土体的渗透性。该研究成果可为红黏土作为隔离墙隔离污染物提供数据参考。     

坝前淤泥土固结-渗透耦合特性试验研究

为研究坝前淤泥土在不同荷载下固结-渗透耦合特性,对分别取自10、50、100 cm深度处的坝前淤泥土样进行固结-渗透耦合试验,研究其孔隙比、渗透系数随固结压力的变化规律以及不同深度处孔隙比与渗透系数之间的关系。结果表明:在同一荷载作用下,随着深度的增加,淤泥土样的变形量逐渐减小,当荷载达到800 kPa时,10 cm深度处的压缩变形量为5.32 mm,50 cm深度处的压缩变形量为4.92 mm,100 cm深度处的压缩变形量为4.54 mm;不同深度处的淤泥土孔隙比随着荷载的增大逐渐减小,e—lg p曲线均表现出直线状态,孔隙比与固结压力之间呈现明显的对数关系;不同深度处的淤泥土渗透系数均随着固结压力的增大而减小,后期降低较缓慢,呈现明显的非线性,且孔隙比与渗透系数关系密切,渗透系数随孔隙比的减小而逐渐减小,利用单指数衰减方程可以较好地表达淤泥土渗透系数与固结压力及孔隙比与渗透系数之间的关系。     

南沙港淤泥固化前后物理力学性能和微观结构变化

为找出广州南沙港某油罐仓储区工程淤泥加固时固化剂的最优配比,取该工程区典型淤泥,以水泥、石灰、石膏、水玻璃和减水剂作为固化剂,对淤泥进行加固试验研究,以无侧限抗压强度来检验加固效果,找到最佳的固化剂掺量,并进行固化淤泥与原状淤泥力学性能和微观结构变化的对比研究。试验结果表明,水泥、减水剂、水玻璃、石膏和石灰掺量分别为20%,1.5%,10%,6%和16%时淤泥的固化效果最佳;影响固化土强度的5个因素中,水泥掺量影响最大,石膏掺量影响最小。相比原状土样,最优配比固化淤泥试样的渗透系数和孔隙率分别减小81.0%和59.8%,三轴不固结不排水试验的黏聚力和内摩擦角分别是原状土样的3.8和4.9倍,固化淤泥的物理力学性能得到明显改善。     

纤维固化土抗渗性试验研究

研究了不同固化剂用量和不同聚丙烯纤维掺量对固化土抗渗性的影响.结果表明,当固化剂量一定时(1∶8),随着纤维掺量的增加,固化土不透水性系数先增加后下降,在纤维掺量为0.5～0.9 kg/m3时,不透水性系数达到最大.说明掺入聚脂纤维阻止了固化土裂缝的出现和开展,从而提高了固化土的抗渗性;当纤维掺量一定时(0.9 kg/m3)随着固化剂掺量的减小,固化土不透水性系数不断减小,这说明在一定条件下固化剂是影响固化土渗透的主要原因.纤维掺量和固化剂掺量的最优搭配是纤维掺量0.9 kg/m3 、固化剂掺量1:8.     

水泥固化东湖淤泥的工程性质试验研究

利用将水泥、化学固化剂和机械力脱水三种方法相结合的方式对东湖淤泥进行固化处理,通过界限含水率、强度试验(包括CBR和直剪试验)以及渗透试验研究了在使用水泥固化过程中水泥掺量、养护龄期以及压实度对固化土工程性质的影响。结果发现:仅使用化学固化剂和机械脱水固化处理后的淤泥属于高液限粉土,CBR强度低,不能满足路基填料的要求。使用水泥能够有效提高一次改性固化土的CBR强度和直剪黏聚力,养护龄期对CBR强度影响很小,而水泥掺量、养护龄期和压实度对内摩擦角的影响均不大。此外,在水泥掺量从0%增大到8%的过程中,渗透系数呈现出先增大后减小的趋势,在水泥掺量为2%时达到最大值。综合分析,在水泥二次改性过程中,为符合路基填筑要求,水泥掺量宜为8%,压实度宜大于92%。     

聚氨酯固化钙质砂物理力学特性

聚氨酯加固是一种新型环保快速的土质改良方法。针对南海钙质砂采用聚氨酯快速改良,并通过室内试验验证该处置方法的有效性和适用性。通过对聚氨酯固化钙质砂试样开展无侧限抗压强度试验、静力荷载和循环荷载下的三轴试验以及渗透试验,研究聚氨酯固化钙质砂的最佳凝胶时间,静、动强度特性及渗透特性。试验结果表明：固化试样的最佳凝胶时间为6.5 h;随着掺量的增加,固化钙质砂黏聚力得到显著提高,内摩擦角基本保持不变,在海水环境养护下的聚氨酯钙质砂仍然保持了较高的强度;随着掺量的增加,聚氨酯钙质砂的初始动剪切模量增加,最大阻尼比降低;钙质素砂渗透系数的数量级为10^-6,掺入2%～10%聚氨酯后数量级降至10^-8～10^-7,聚氨酯补漏效果较好。     

基于核磁共振及分形理论预测非饱和土石混合体SWCC

【目的】土石混合体的物理力学特性与土—水特征曲线(SWCC)关系紧密,直接或间接测量SWCC费时耗力,且所得结果具有离散性,因此建立预测非饱和土石混合体SWCC的理论模型具有现实意义。【方法】采用NMR技术反演得到横向弛豫时间T₂图谱,将之转化为累计孔隙体积曲线,从而结合Young-Laplace′s理论及分形理论,以T₂为纽带建立起体积含水率与基质吸力的理论模型,并对模型进行验证。【结果】结果显示：土石混合体具有多重分形特征,对其进行分区研究,可由体积含水率与基质吸力在双对数坐标中的斜率换算得出不同孔隙半径范围内的分形维数;体积含水率与基质吸力的对数值存在强烈的线性关系,其相关系数均≥0.995;初始含水率与模型中的拟合参数具有线性关系,且相关系数均≥0.990,模型中的参数均可通过初始含水率进行求解。【结论】结果表明：模型预测结果与实测SWCC吻合程度较高,可以很好地应用于非饱和土石混合体的SWCC预测中。     

微米和纳米Al2O3对水泥基材料力学与耐久性的影响

为了明确微米和纳米Al₂O₃对水泥基材料力学性能与耐久性的改性作用,采用细度分别为1 μm和10 nm的Al₂O₃替代水泥,制备低水胶比水泥基材料。通过宏观和微观测试手段,分析微米和纳米Al₂O₃对水泥基材料力学性能与耐久性的影响规律,并探析其作用机理。试验表明:掺量为0.5%~4.0%的微米Al₂O₃和纳米Al₂O₃能增强水泥基材料的力学性能,降低其干燥收缩;0.5%~2.0%微米Al₂O₃和0.5%~4.0%纳米Al₂O₃能降低水泥基材料的渗透系数,但4.0%微米Al₂O₃会增大水泥基材料的渗透系数。相对而言,纳米Al₂O₃对水泥基材料的改性作用优于微米Al₂O₃。电镜扫描和文献研究结果发现,纳米Al₂O₃和微米Al₂O₃在水泥基材料水化、硬化过程中发挥尺寸效应、填充效应和表面活性效应,进而达到增强水泥基材料的力学性能和耐久性的目的。研究成果为水泥基材料的改性提供试验基础。     

聚合物改性闸底板硅粉混凝土抗盐冻试验研究

为提升闸底板硅粉混凝土的抗盐冻侵蚀性能,采用室内试验方法,对不同聚灰比下硅粉混凝土的抗盐冻力学性能进行研究.结果表明,聚合物可以明显改善硅粉混凝土的内部孔隙结构,使混凝土密实性得到提升,从而对强度、抗冻和抗渗性能起到明显的改善作用;随着聚灰比的增大,混凝土的强度下降幅度、质量损失率、电通量逐渐减小,相对动弹性模量逐渐增...     

不同凝灰岩粉掺量的水工混凝土性能研究

文章研究了水工混凝土抗硫酸盐侵蚀性能、抗渗抗冻性能受凝灰岩粉比表面积和掺量的影响,从微观上利用压汞法分析水工混凝土掺凝灰岩粉后的孔结构。结果表明：凝灰岩粉掺量不超过30%且比表面积350m2/km时,对增强水工混凝土抗硫酸盐侵蚀和抗渗性能具有正面影响,比表面积越大则凝灰岩粉填充混凝土内部小孔的效应越优,但填充大孔的效应不明显。