仿岩溶碳酸氢钙改良膨胀土试验研究

膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩等不良工程性质,常采用石灰、水泥等土壤固化材料对其进行改良,但这些传统的土壤固化材料存在着污染环境、拌合不均匀等问题。以陕西省汉中市强膨胀土为研究对象,对仿岩溶碳酸氢钙改良膨胀土进行了自由膨胀率、无荷膨胀率、收缩、直接剪切、酸碱度和碳酸钙含量测定、粒度分析和扫描电镜试验等物理、力学、化学和微观结构试验。试验结果表明,仿岩溶碳酸氢钙可较好地降低膨胀土的胀缩性,并提高土体的抗剪强度,且仿岩溶碳酸氢钙与膨胀土的最优配比为6∶1;改良土中吸附的交换性Ca^(2+)含量降低,碳酸钙含量增多,细粒含量降低,粗粒含量增多,内部孔隙减少;仿岩溶碳酸氢钙改良膨胀土的机理在于溶液中含有H^(+)、Ca^(2+)、HCO_(3)^(-)、CO_(3)^(2-)等离子,同时溶解有饱和的二氧化碳气体,通过离子交换作用,溶液中的H^(+)置换了土颗粒吸附的Ca^(2+),减小了双电层厚度;通过岩溶作用,新形成的碳酸钙具有沉积胶结和填充作用,颗粒间联结强度和团粒化作用得到增强,从而降低了土体胀缩性。由此可见,仿岩溶碳酸氢钙对膨胀土具有良好的改良作用。

仿岩溶碳酸氢钙改性分散性土的试验研究

分散性土具有遇水分散流失的工程特性,常采用石灰、水泥等对其进行改性处理,但这些改性材料对环境容易造成一定的破坏。通过针孔试验、碎块试验、双比重计试验以及扫描电镜试验、能谱分析试验等,研究了基于岩溶作用形成的碳酸氢钙溶液改性分散性土的影响因素及其作用机理。试验结果表明,采用抽滤或抽气的土水分离方式能够保证碳酸氢钙分解程度高,改性速率快,改性效果好。当仿岩溶碳酸氢钙溶液与分散性土的质量比为4∶1时,分散性土被改性为非分散性土。仿岩溶碳酸氢钙溶液加入到分散性土中后,增加了土体中钙离子的含量,降低了土体的碱性,新生成的碳酸钙具有填充和胶结作用,提高了土的抗水蚀性,降低了土体的分散性。研究表明,仿岩溶碳酸氢钙不仅具有环境友好的特点,而且能有效改性分散性土。

土样分散性综合判别方法的对比研究

针对某些土样而言,针孔、双比重计、碎块、孔隙水可溶性阳离子和交换性钠离子等5种常用的分散性判别试验方法的判别结果往往彼此不一致。对此,研究者们提出了不同的定性或定量的综合判别方法。基于5种试验方法的优缺点,以8个水利枢纽工程的45组土样为研究对象,对比分析原研究者的定性判别结果和权重分析、评分表等定量的判别结果,并验证分析经验公式的准确性,以期对土样分散性的判别提出合理建议。结果表明:与原研究者的定性结果相比,权重分析和评分表的判别结果基本可靠,其中评分表安全性偏低。经验公式参数简单且物理意义明晰,结果偏可靠和安全,所以建议作为初步判别,再依据权重分析或评分表进一步准确判别土样是否具有分散性。