膨潤土復合土工墊在防滲工程中的應用

　　隨著水資源供需矛盾的加劇，節(jié)約利用水資源弓f起了各行業(yè)的高度重視，農(nóng)業(yè)是用水大戶，實施節(jié)水灌溉工程勢在必行，其中渠道襯砌防滲工程以其施工簡單、造價低等優(yōu)點，得到了廣泛的推廣與應用。我國西北地區(qū)干旱、寒冷、鹽漬化嚴重，渠道防滲材料的選擇受到一定的限制，目前該地區(qū)渠道襯砌的主要材料為混凝土板，存在費用高、抗凍脹性能差、施工工期長、襯砌失效后固體廢棄物污染環(huán)境等一系列突出問題，因此篩選新型防滲襯砌新材料是當前灌區(qū)面臨的重要問題，其研究具有重要的實用價值及現(xiàn)實意義。周春生編著的《膨潤土復合土工墊在防滲工程中的應用（精）》通過室內(nèi)實驗和工程現(xiàn)場試驗對復合土工膨潤土墊 （GeosyntheticClay IAner，GCL）在寒旱鹽漬化地區(qū)的防滲特性及相關機理進行如下研究：①測試GCL基本特性，結(jié)合研究區(qū)特點及GCL產(chǎn)地進行了試樣篩選；②探討了膨潤土在不同電解質(zhì)溶液中的膨脹特性、流變性、黏度、濾失量；③凍融循環(huán)及離子雙因素耦合作用對膨潤土特性及GCL防滲性能影響；④進行了高溫、低溫、高低溫循環(huán)、紫外線照射、水泥砂漿浸泡、工程現(xiàn)場老化實驗，分析GCL的力學性能變化；⑤用微觀方法研究了膨潤土的結(jié)構(gòu)，通過微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)（水力半徑、形態(tài)指標、表面分維、孔隙率）分析膨潤土結(jié)構(gòu)變化。得到以下有價值的結(jié)論和成果：（1）膨潤土的水化過程是分階段進行的，電解質(zhì)類型及濃度對膨潤土特性有顯著影響，膨潤土自由膨脹體積、膨脹后的含水率、濾失量與水化液中離子濃度、化合價呈負相關，濾餅厚度、滲透系數(shù)則相反，呈正相關；水化液為黃河水時，懸浮體剪切應力增加，觸變性降低。切應力的大小與膨潤土顆粒分散度、細小顆粒含量呈正相關，與水化液電解質(zhì)濃度呈負相關。（2）凍融循環(huán)改變膨潤土顆粒結(jié)合方式，導致黏結(jié)性降低，分散性增強，自由膨脹體積、膨脹后的含水量、剪切應力增加，濾失量、濾餅厚度降低；水化液為蒸餾水、黃河水時，31次凍融循環(huán)后自由膨脹體積均值增加了17．8％、32．8％。含水率均值增加了9．3％、16．8％，EC值增加了32．7％、24．9％，剪切應力增加了38．0％、37．1％：濾失量均值降低了24-3％、23。4％；濾餅厚度降低了19．4％、15．4％。滲透系數(shù)約增加了1個數(shù)量級，但仍較小，僅為襯砌前渠床土壤滲透率的0．35％~0．72％。滲出過程中有膨潤土顆粒濾出，濾出液Ec值降低了55．3％、48．0％。（3）GCL應力一應變曲線呈“M”形，有兩個屈服點，分四個階段：下層織物彈性非線性變形Ngt；下層織物極限斷裂階段；上層織物彈性非線性變形階段以及極限斷裂階段。高溫、低溫、高一低溫循環(huán)、溫度一濕度耦合、紫外線照射、水泥砂漿浸泡均導致GCL的力學性能降低，影響較大的因素為高溫和紫外線照射。~12程現(xiàn)場試驗表明，試驗第1年力學性能降低幅度較大，隨著泥沙淤積形成覆蓋層，老化速度降低。（4）GCL應力一應變關系可用高斯雙峰擬合得到的本構(gòu)方程描述，經(jīng)檢驗，有較好的相關性。其系數(shù)與不同老化因素呈指數(shù)、對數(shù)關系，使用年限預測結(jié)果表明，30年后其殘余應力值可達到30％。（5）x熒光光譜分析結(jié)果表明：試樣有良好的結(jié)晶度及層狀結(jié)構(gòu)，膨潤土的主要成分為Si02。黃河水水化凍融后金屬氧化物的含量略有增加。膨潤土SEM圖像表明：電解質(zhì)濃度及凍融循環(huán)影響膨潤土孔隙分布、孔隙表面特征及孔隙的大小，可以通過膨潤土微觀結(jié)構(gòu)的孔隙表面分維、孔隙率、水力半徑和形態(tài)等微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)描述。試樣水力半徑在33．18~372．11gm；孔隙率在6．21％~69．69％，表面分維在1．18～1．22，形態(tài)指標在0．05~0．52，孔隙主要以不規(guī)則板狀孔隙結(jié)構(gòu)為主。工程現(xiàn)場試驗2年后膨潤土孔隙率增加。 （6）根據(jù)研究成果結(jié)合試驗區(qū)特殊環(huán)境，提出了GCL在類似地區(qū)應用的工程措施。 《膨潤土復合土工墊在防滲工程中的應用（精）》由周春生等編著。

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