黑龙江省渠道分散性土和膨胀土的工程危害及处理方法

黑龙江省的水敏性特殊土主要有分散性土和膨胀土,分散性土具有遇水分散流失的特性,膨胀土具有遇水膨胀、失水收缩的特性,容易引起渠道发生冲蚀、孔洞、管涌以及滑坡等工程病害。采用碎块试验、针孔试验、双比重计试验、孔隙水可溶性阳离子试验、交换性钠离子百分比试验以及自由膨胀率试验对黑龙江省蛤蟆通灌区、万北总干渠和引汤灌区渠基土的分散性和膨胀性进行了研究,并选取石灰对土样进行了改性试验。试验结果表明,这三组渠基土都具有膨胀性,其中蛤蟆通灌区的土样同时具有分散性;石灰对分散性土和膨胀土具有良好的改性作用,可以同时降低土样的分散性和膨胀性。

蛤蟆通和引汤灌区渠基膨胀土的渗透变形和裂缝冲刷试验

以黑龙江省蛤蟆通灌区和引汤灌区渠基的弱膨胀性土为研究对象,采用渗透变形试验和裂缝冲刷试验,对渠基的抗渗特性和裂缝冲刷特性进行研究。试验结果表明,蛤蟆通渠基土和引汤渠基土的渗透性极低,在渗透变形试验中均表现为流土型破坏,具有较强的抗渗透变形能力。膨胀土渠基裂缝在水流的作用下有自愈、缩小、增大和整体流失等4种演变形式,其与土体的含水率、裂缝的开度及裂缝形态等因素有关。含水率越低,裂缝开度越小,裂缝越趋向自愈;反之,裂缝具有扩大甚至产生土体整体流失破坏的趋势。横向裂缝在中部易出现贯穿性孔洞,竖向裂缝的开度则在水流冲蚀部位变大。

黑龙江地区渠道基土工程性质试验分析

黑龙江地区广泛分布有水敏性的分散性土和膨胀土,这些特殊土的存在对渠道工程的安全运行造成严重威胁。在分析土样物化性质和矿物成分的基础上,采用多种试验方法对龙头桥、蛤蟆通、引汤灌区渠基土的膨胀性、分散性和力学性质进行了研究,探讨了生石灰对土样分散性和膨胀性的处理效果。试验结果表明:3个灌区的土样均属于膨胀土,其中龙头桥灌区土样的膨胀性较强;蛤蟆通灌区的土样属于分散性土,引汤灌区的土样属于非分散性土;3个灌区土样的抗剪强度不高,黏聚力值为13.62~49.60 k Pa,内摩擦角为1.0°~24.5°。由于龙头桥灌区土样的有机质含量很高,该灌区土样的黏聚力比其他两个灌区高,而内摩擦角比其他两个灌区低;低掺量下的生石灰对土样的分散性和膨胀性有较好的改性效果,该方法适用于处理不良渠基。

库水环境变化对分散性土工程性质的影响

以分散性土为研究对象,在土中掺入不同质量分数的盐酸和氢氧化钠模拟库水环境的变化,进行针孔、碎块、压缩、直剪、扫描电镜等试验,分析了库水环境变化对分散性土的分散性、压缩变形特性、抗剪强度以及微观结构特性的影响。结果表明:酸碱对分散性土的分散性、压缩变形特性以及抗剪强度均有显著影响,库水环境中酸碱含量的增加均可抑制土体的分散性;碱性库水环境下分散性土的压缩模量、黏聚力、内摩擦角随着碱含量增大呈现先增后减的变化规律,而酸性库水环境下分散性土的压缩模量、黏聚力和内摩擦角随酸含量的增大而减小。研究结果说明,在碱性库水环境条件下,分散性土坝较为安全,而当库水呈酸性时,需要密切关注分散性土坝的工程性能变化。