GCL柔性壁渗透仪测试过程中相关问题的探讨

土工合成材料粘土衬垫(GCL)是一种新型的土工合成防渗材料,具有很好的不透水性。在工程的应用中,其水力防渗性能是至关重要的参考指标。主要介绍了GCL柔性壁渗透仪装置及测试原理,并针对该装置在使用方法的开发过程中遇到的相关问题进行了探讨。

新型透明土材料的GDS柔性壁渗透试验研究

透明土作为一种模拟天然土壤的人工合成材料,因为其强度、渗透、变形等特性与天然土壤接近,而透明土的可视化与直观性是天然土壤并不具备的优点,因此透明土常被应用于岩土性质试验研究中。笔者以一种新型透明土材料为基本研究对象,对不同质量比下透明土材料进行GDS柔性壁渗透试验,并且对影响透明土渗透特性的因素进行了分析,讨论了质量比对新型透明土渗透系数的影响。

沥青混凝土柔性壁渗透仪制作与试验误差分析

通过自制柔性壁渗透仪,分析了围压、试样侧壁、橡胶膜等对渗透系数的影响,指出变水头渗透系数测试时,围压为100 k Pa时比较合适,在试样侧壁表面涂上一层凡士林是一种较好的措施。

柔性壁酸渗透条件下花岗岩残积土力学特性试验研究

自然条件下的残积土经酸雨侵蚀,发生化学-力学耦合作用。酸污染残积土性状与土颗粒特征、粒间胶结物和污染浓度、粒间液体介质等有关。三轴柔性壁渗透法通过模拟真实的土体固结应力状况,利用一定渗透压使酸液在土体内部渗流,有效模拟酸雨的淋滤作用,该方法可以精准控制及检测围压、渗透压、及渗透时间等参数。完成酸液渗透试验之后,利用三轴仪检测酸渗透试样的抗剪强度,同时收集过滤处理的酸液对花岗岩残积土试样进行三轴柔性壁渗透试验,可模拟酸雨加速侵蚀过程,反映残积土在长期酸雨作用下的力学特性规律。试验结果表明:渗透液pH值降低加快残积土渗透系数衰减,渗透系数随反应时间呈幂指数衰减;利用原子光谱分析法检测渗透液Fe^(3+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)浓度,发现随着渗透液pH值降低,渗透流量和渗透液离子浓度减小;不同酸渗透条件下花岗岩残积土重塑样的不排水剪切试验应力应变曲线呈应变硬化,有效偏应力峰值大小依次为:pH1>pH7>pH3,超静孔隙水压力变化随轴向应变增大呈现先增大而后逐渐减小的趋势,黏聚力随着渗透液pH值升高,渗透时间增长而降低。柔性壁渗透法可作为一种酸雨加速侵蚀试验方法,探讨残积土在长期酸雨作用下的力学性质变化规律。

黏土渗透性温度效应试验

采用改造的GDS全自动环境岩土渗透仪(柔性壁)和南55渗透仪(硬性壁)开展渗透试验,研究温度和试验方法对黏土渗透系数的影响。结果表明:黏土的渗透系数随温度的升高而增大,渗透系数对数值与温度线性正相关,当温度从20℃升高至70℃时,柔性壁和硬性壁渗透试验结果增幅分别为5.5倍和2.7倍。由于两种渗透试验中试样尺寸和制样方法等差异,柔性壁渗透试验所得渗透系数大于相应干密度下硬性壁渗透试验结果。仅考虑流体黏滞系数和密度随温度的变化(即假设固有渗透率为定值)时,渗透系数估算值随温度的变化规律与实测结果一致,渗透系数随温度的变化主要由流体物理性质的变化引起;但渗透系数估算值与实测值有一定差异,固有渗透率并不是定值。柔性壁渗透试验55 k Pa围压下所得固有渗透率随温度的升高而显著增大,渗透系数估算值小于实测值;而硬性壁渗透试验所得固有渗透率随温度的升高略有降低,渗透系数估算值与实测值相差不大。

砂岩与砂质泥岩渗透性能试验研究

利用柔性壁渗透仪对取自兰州地区的砂岩和砂质泥岩试样进行了渗透性能的试验研究,通过施加不同围压和渗透压,比较砂岩与砂质泥岩两者的渗透性能,并根据试验数据对渗透系数与渗透压进行拟合,同时,利用扫描电镜(SEM)对渗透前后的砂岩和砂质泥岩进行微观分析。试验结果表明:在200 k Pa围压时,渗透系数随渗透压增加有增长趋势,在300k Pa、400 k Pa围压时,渗透系数随渗透压增加先增大后保持稳定;在同等围压和渗透压下,砂质泥岩的渗透系数要大于砂岩;根据物理力学性质指标,可通过岩石吸水率和孔隙率对渗透系数进行判定。通过观察电镜结果可知,渗透试验前后,两者内部结构变化较大。

复合土工膜渗透性能试验研究

以高密度聚乙烯复合土工膜为试验材料,利用柔性壁渗透仪测定一定时间间隔通过复合土工膜的渗透量,通过计算求得复合土工膜的渗透系数,分析渗透系数随渗透压和渗透压应力路径的变化规律。利用扫描电子显微镜拍摄复合土工膜的照片,从微观结构上揭示了渗透系数变化的原因。试验结果表明:柔性壁渗透仪可以精确测定复合土工膜的渗透性能参数;复合土工膜在0.1MPa的有效应力作用下,渗透压从0.1MPa增大到0.6MPa的范围内,渗透系数有3种变化趋势,分别是渗透系数基本不变、渗透系数随渗透压的增大而增大和渗透系数随渗透压的增大而减小。复合土工膜物理性质的不均匀性和渗透通道的形态是影响防渗效果的主要因素。

粉煤灰堆场改性黄土衬里的渗透试验研究

通过一系列渗透试验,研究了不同添加剂改性黄土的防渗性能。选用黏性较大的兰州黄土和砂性较大的榆林黄土两种代表性黄土为防渗衬里主料,分别向其中添加不同比例的膨润土、石灰、水泥和粉煤灰作为改性材料,进行渗透试验。结果表明,膨润土细颗粒充填于黄土颗粒大孔隙中,水化膨胀后减小了孔隙体积并且阻隔了孔隙间的贯通性,能有效降低改性衬里的渗透系数。石灰、水泥和粉煤灰在降低改性衬垫渗透系数方面作用不大,由于水化反应形成新的复合土颗粒骨架和网格骨架,反而会使渗透系数增大,不适合作为黄土改性衬里的改性材料。

试验条件对GCL渗透系数测定结果的影响

利用柔性壁渗透仪对土工合成黏土衬垫(Geosynthetic Clay Liner,GCL)的渗透系数进行测定时,试验条件的设置会对测定结果产生重要的影响。文章阐述了有效应力、渗透溶液特性、预水化、水力梯度以及试验终止标准等试验条件对GCL渗透系数的影响机理,介绍了过去20年GCL渗透系数测定技术的发展历程,重点分析了目前GCL渗透系数测定过程中尚存在的问题。本研究有助于正确认识已有数据和结论,同时对后续试验的开展也具有一定的指导意义。

土体性质差异对复合水泥土渗透性的影响

在基坑施工中,地下水的危害是工程中要考虑的一个重要因素,为保证工程的质量和施工的安全,基坑中往往要修建止水帷幕来提供一个良好的作业环境。本文以广州东塔基坑止水帷幕为例,采用水泥土搅拌桩的防渗措施,通过柔性壁三轴渗透仪分别对开挖地层中所涉及的粉质黏土和分化泥岩进行室内渗透试验。结果表明,经固化处理后,土体的抗渗性明显提高,在水泥、脱硫石膏和粉煤灰掺入量为14%,2%,2%时效果相对更好。此外,两种土质的差异对水泥土渗透性的影响随着养护龄期和水泥掺入量的增加越来越小。

陶瓷粘土渗透特性试验研究

不同粘土性能对于陶瓷工艺往往产生不一样的造型效果,粘土所具有的性能是陶瓷成型、烧结的基础,因此粘土在陶瓷生产中其中至关重要的作用,笔者从围压的影响来分析不同初始孔隙比下粘土渗透系数的变化情况。以湖南粘土为例,借助柔性壁GDS渗透仪进行渗透试验,并分析干密度的不同对施加围压下粘土渗透性能的影响。

水泥土搅拌桩止水帷幕工程特性研究

水泥土搅拌桩作为基坑止水帷幕已经得到了广泛应用,为了更深入的理解作为止水帷幕的水泥土的工程特性,通过对不同水泥掺入量的水泥土无侧限抗压强度和渗透系数的室内试验研究,利用CBR-1承载比试验仪和TSS-2柔性壁三轴渗透仪对水泥土进行了无侧限抗压强度和渗透试验,分析了养护龄期及水泥掺入量对水泥土的无侧限抗压强度和渗透系数的影响。试验结果表明,水泥土的无侧限抗压强度随养护龄期和水泥掺入量的增大而增大,并通过曲线的拟合,得出了无侧限抗压强度的预测公式;渗透系数随养护龄期和水泥掺入量的增大而减少,通过数据对比得出28天之后水泥土渗透系数主要是受水泥掺入量的影响。