平原水库护坡土改良与渗透性能研究

发布时间：2020-07-08 17:59

【摘要】：近年来,国家不断加快对水利基础设施的建设,北方的平原水库作为调控水资源的有效方式之一,建设力度逐年加大。平原水库的地质条件属于第四系冲积地层,筑坝土料多为砂黏土,在受到长时间水流冲蚀情况下,可能产生渗漏溃坝、土壤盐渍化的严重后果。渗透性在平原水库风险评估中起到至关重要的作用,提高平原水库护坡土的抗渗性已势在必行。本文针对平原水库土壤渗透性较强的缺陷,以平原水库护坡土为研究对象,借助室内渗透试验、压汞试验、扫描电镜试验等,探讨在固化剂、水泥、龄期、干密度四种因素影响下的平原水库土壤渗透性的变化规律,实现宏观物理性能与微观孔隙分布的有机结合,为进一步研究平原水库的渗流安全体系提供一定的理论依据。首先,从理论上了解工程安全运行的规范要求;熟知室内渗透试验、压汞试验、扫描电镜试验的试验原理与具体操作流程,确保试验结果的科学性与准确性;明确改良剂(固化剂、水泥)的微观组成成分,学习数据分析软件的使用方法,并分析改良剂与土壤颗粒之间的相互作用机理;然后,在课题组前期研究结果的基础上,确定四因素大致的掺量范围,设计正交试验L_(16)(4~4),分析各因素对平原水库土壤渗透性的影响程度,并确定最优配比。为了研究各因素对土壤渗透微观机理的影响,在正交试验结果的基础上,设计单因素试验,通过压汞试验对改良土壤进行孔隙特征分析,量化改良土壤微观孔隙形态,阐明各因素对改良土孔隙分布的影响规律;通过电镜试验对改良土壤进行微观扫描,直观地揭示改良土内部的物相组成及反应产物,探明各因素对改良土壤微观体貌的影响规律。试验结果表明,水泥、固化剂和龄期等因素使天然密度下平原水库土壤的渗透系数降低一个数量级,使极微孔隙、微孔隙数量增多,大、中孔隙数量减少,微观视野下,土体颗粒集团之间连结紧凑致密,满足防渗技术要求。该类Al~(3+)固化剂和普硅水泥之间产生抑制作用,固化剂中游离的Al~(3+)离子集聚在水化铝酸钙的周围,形成一层致密的保护膜,阻止其进一步发生水化反应,当水泥掺量为13%、固化剂掺量为2%时,相互抑制作用较大。此时改良土内部大、中大孔隙数量较少(4.63%),颗粒间镶嵌效果明显,结构较密实,电镜图片为稳定的凝块状结构。水泥掺量对土壤渗透性及小孔隙含量的影响较大,掺量越多,土壤渗透系数越小;当养护龄期从7d到28d时,黏土片从凝块状向叶片状过渡,以面面接触为主,水化反应趋于稳定。通过将渗透系数与大孔、中大孔孔隙率之间进行多元非线性回归分析,得出回归方程,由改良土壤渗透系数可推算内部孔隙形态,在平原水库的渗流安全评价中具有实际意义。
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV223
【图文】：

技术路线图,课题研究

课题研究技术路线图

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山东农业大学硕士学位论文2 材料与方法轴线长 8913.99m，取坝后坡土样共计 10 处，取样桩号、K4+100、K4+600、K5+700、K6+200、K7+000、K7+土料分区：砂壤土区、裂隙黏土区及裂隙黏土区与砂壤

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屯水库坝坡轴线长 8913.99m，取坝后坡土样共计 10 处，取样桩号为 K0+4500、K3+000、K4+100、K4+600、K5+700、K6+200、K7+000、K7+750、K8+5号覆盖坝内土料分区：砂壤土区、裂隙黏土区及裂隙黏土区与砂壤土混合区。图 2 大屯水库工程平面布置图Fig.2 Datun reservoir project floor plan

【参考文献】