黏土结合水的热分析定量研究方法

黏土矿物在不同的水化阶段所吸附的结合水有不同的结构和性质,可分为强结合水和弱结合水,他们和黏土的连结形式不同。定量分析黏土结合水,研究不同结合水类型和含量对力学参数的影响,可以为建立力学与化学耦合模型提供定量化参数。实验用热分析法定量测定了黏土的结合水类型、含量以及水化程度,结果表明,TG曲线上的台阶不明显,难以确定温度点,而利用DTG曲线可以清楚地看到自由水和弱结合水的温度拐点;确定了DTG曲线上的温度界限是一个区间,即自由水的温度界限是75℃±5℃,弱结合水的温度界限是140℃±5℃,强结合水的温度界限是210℃±5℃;随着电导率的降低,DTG曲线上的第一个负峰逐渐向左漂移,即自由水与弱结合水的温度界限在降低,DTG曲线上的第2个、第3个负峰越来越明显,即强弱结合水的温度界限越来越明显,证明了电解质对黏土结合水的热分析有非常大的影响;不同电导率的黏土结合水的水化程度都大于1,说明黏土不仅饱和吸附了强结合水,而且还吸附了弱结合水。实验证明,DTG曲线可以定量分析黏土结合水类型以及结合水含量,但必须去除电解质的影响。

考虑有效孔隙比影响的饱和黏性土中注浆渗透机理

考虑强结合水膜对黏性土渗透特性的影响,依据土体物理特征参数建立有效孔隙比计算公式;修正经典的Kozeny-Carman渗透系数的经验公式,得到适用于黏性土的渗透系数经验计算公式;在此基础上,推导黏性土层中黏度时变性浆液注浆柱面和球面渗透扩散半径和渗透压力的计算公式.通过算例,验证了提出的黏性土渗透系数经验公式的正确性,并对比分析了不同注浆压力、注浆时间条件下是否采用有效孔隙比、是否考虑浆液黏度时变性对浆液扩散半径的影响.计算结果表明:采用天然孔隙比的扩散半径是采用有效孔隙比的扩散半径的约1.5倍,且两者的差距随注浆压力的增大、注浆时间的延长而增大;黏性土的渗透特性必须考虑强结合水膜的影响.