硫酸锌胶结珊瑚砂渗透特性试验及工程应用探讨

对松散珊瑚砂进行胶结处理以降低岛礁地层渗透性是促进生态岛淡水涵养的重要手段之一。为此,开展了硫酸锌胶结珊瑚砂的渗透试验,分析了不同浸泡时长、硫酸锌溶液浓度及初始干密度对胶结珊瑚砂渗透性的影响,采用干湿循环试验验证其耐久性,通过X射线衍射(X-ray diffraction,简称XRD)、扫描电镜(scanning electron microscope,简称SEM)、能量色散X射线光谱(energy dispersive spectrometer,简称EDS)及计算机断层扫描(computed tomography,简称CT)扫描研究微观胶结机制。结果表明:(1)硫酸锌胶结可将珊瑚砂渗透系数降低70.17%~95.79%;(2)干湿循环16次后,胶结处理36 h的珊瑚砂样品质量损失率不超过4%,渗透系数变化不超过1.0×10^(-3)cm/s,表明样品耐久性良好;(3)珊瑚砂和硫酸锌反应生成二水石膏与菱锌矿填充样品孔隙,使孔喉平均半径、配位数均减小,孔隙连通性显著下降。该技术可应用于岛礁吹填初期固砂防侵蚀、提高地基承载力、降低渗透性以促进地下淡水涵养和生态岛建设,具有重要的工程应用价值。

膨胀土裂缝灌浆效果可视化定量评价方法

膨胀土裂缝灌浆效果评价是工程界的一大难题。采用微米CT扫描对膨胀土试样裂缝的灌浆充填效果进行了定量评价和分析,提出采用整体孔隙率、逐层面孔隙率、孔隙等效直径与灌入指数等指标对膨胀土裂缝灌浆充填效果进行定量综合分析。采用超细水泥和膨胀土配置4种浆液对膨胀土裂缝进行灌浆试验,在灌浆前、后对试样进行CT扫描获取内部切片图像后再进行三维重建和后处理分析。采用整体孔隙率、逐层面孔隙率、孔隙等效直径和灌入指数定量分析了膨胀土裂缝灌浆效果和最小可灌入裂缝宽度。结果表明:浆液的可灌性随水固比增大而提高;灌入水固比为1.2的浆液可使膨胀土试样的整体孔隙率降低幅度可达到99%以上,其中超细水泥含量50%的浆液可灌入的最小裂缝宽度为0.6 mm。该方法可为定量评估各类浆液在膨胀土裂缝中的灌浆充填效果提供参考。

干密度和初始含水率对珊瑚砂持水性的影响研究

为研究干密度和初始含水率对珊瑚砂持水性的影响,开展压力板脱湿试验对不同干密度和初始含水率试样的土-水特征曲线进行测试分析,并通过核磁共振技术获取试样在不同吸力下的孔隙水分布特征。试验结果表明:珊瑚砂的进气值随干密度的增大而增大,随初始含水率的升高而减小;残余含水率随干密度和初始含水率的增大而增大,总体来说,干密度大、初始含水率高的试样持水性更好;F-X模型对不同条件下珊瑚砂试样的土-水特征曲线具有较好适用性;干密度和初始含水率对压实珊瑚砂试样的孔隙大小分布和持水性具有重要影响,但随基质吸力增大,两者对珊瑚砂持水性的影响在逐渐减弱;在不同吸力阶段内,干密度和初始含水率对珊瑚砂持水性的影响规律存在差异,在0~10 kPa下,初始含水率作为主要影响因素,10~70 kPa下,干密度的影响更大,在70~300 kPa下,两者均不对珊瑚砂的持水性产生主要影响;珊瑚砂孔隙连通性差,致使大孔隙在高吸力下仍可储存水分,这在一定程度上增强了珊瑚砂的持水性。