建筑固废物的水力特性及其在降雨型滑坡的作用

发布时间：2020-06-01 22:25

【摘要】：城市规模日益扩大,建筑固废物的处理成为人们关注的重点。为了节约资源并减轻垃圾填埋场的负担,资源化再利用成为一个很好的手段。目前对建筑固废物尤其是废弃混凝土的处理主要是利用它的强度性能作为再生骨料,由于拆卸过程中的结构损伤,以建筑固废物为原料的混凝土强度明显较低,存在使用局限性。材料的水力特性主要由内部孔隙决定,可以通过控制粒径级配及干密度等参数获得满足需求的水力特性,受结构损伤影响较小,因此水力特性的再利用引起人们注意。但目前对建筑固废物水力特性的研究较少,未能揭示混凝土固废物的水力特性规律。降雨是引起边坡失稳最常见的诱因,防止雨水入渗进边坡成为降雨型滑坡治理的关键,而已有研究证明毛细阻滞覆盖层有较好的防渗性能。利用建筑固废物作为覆盖层材料应用在边坡上既能防止雨水入渗,又可以实现建筑固废物的资源化再利用,达到以废治害的目的。但目前还未有以建筑固废物作为毛细阻滞覆盖层材料的研究,且该覆盖层对边坡在降雨条件下稳定性的影响尚不明确。本文以2 mm为界将再生混凝土集成料(Recycled Concrete Aggregate,RCA)分为细粒和粗粒,通过压力板法及简易蒸发法测得了不同细粒含量的RCA的土水特征曲线(Soil Water Characteristic Curve,SWCC)以及非饱和渗透函数,分析了细粒含量对RCA水力特性的影响规律。基于RCA的水力特性,通过模型槽试验对以渣土和RCA为材料的毛细阻滞覆盖层边坡在降雨条件下的水分运移进行了研究。此外本文运用Geo-Studio软件中的Seep/W及Slope/W模块对边坡在持续降雨条件下的稳定性进行了模拟,探讨了不同粗粒层材料、细粒层厚度以及降雨持续时间的影响。研究发现,RCA的进气值随细粒含量增加而增加,当细粒含量在20%到30%之间时,RCA的土水特征曲线会出现明显的双峰现象。以建筑固废物为材料的毛细阻滞覆盖层作用于边坡时,当雨水到达粗粒层与细粒层交界面处开始出现侧向导排,阻止水分进一步入渗,侧向导排长度与时间成线性关系,相比传统毛细阻滞覆盖层,RCA做粗粒层时击穿过程时间更长。在给定模型中粗粒层材料选用细粒含量20%的RCA时覆盖层在24 h百年一遇降雨强度下不会被击穿,边坡表面入渗量比原边坡减少约80%。细粒层厚度在30 cm到90 cm之间时覆盖层对边坡安全系数的影响差别较小,安全系数最大相差0.017。粗粒层材料为细粒含量20%的RCA、细粒层厚度为30 cm时,在百年一遇降雨强度下,相比原始边坡临界降雨时间从4 d增大至7 d,降雨持续时间为24 h时安全系数增加最大,增大约0.12。
【图文】：

图 1-1 典型粗粒土和细粒土的渗透系数 毛细阻滞型覆盖层土料种类体的粒径分布直接影响土体的储水能力，从而影响覆盖层的防质覆盖层的储水层细粒土土体多选用粉土和粉质黏土，粗粒土多石等。Hauser[36]分别采用中砂和碎石作毛细阻滞型覆盖层粗粒土粒土储水功能的影响，研究表明碎石比中砂对细粒土层的储水能。Yang[33]639分别研究了结构为细砂-中砂，中砂-碎石，细砂-碎阻滞覆盖层，结果表明上下两层土体粒径接近时毛细阻滞作用较现用作毛细阻滞型覆盖层粗粒土土料最大粒径约为2~4 cm，土料粗砂和中砂等。研究现状总结上所述，建筑固废物的资源利用化已经引起了越来越多学者的关筑固废物如废旧混凝土、废黏土砖、建筑垃圾等作为实际工程中

图 2-1 典型的 SWCC缺少一定粒径范围的土颗粒时，土体颗粒是间隙分级的，径分布曲线和孔径密度曲线都是双峰的，如果粗颗粒的粒，且细颗粒不能完全填满粗颗粒之间的孔隙，则在土体内隙，，其对应的 SWCC 是双峰的[37-41]，如图 2-2 所示。双峰其过渡段内有两个下降段和一个水平过渡段，由于土中两，双峰 SWCC 中两个下降段的坡度也不同。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X799.1;P642.22

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本文编号：2692161