CN102733280B

CN102733280B - 用于阻挡碱性液体扩散的覆土层和含有覆土层的路基

Info

Publication number: CN102733280B
Application number: CN201210233728.XA
Authority: CN
Inventors: 杜延军; 魏明俐
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2032-07-06
Also published as: CN102733280A

Abstract

本发明公开了一种用于阻挡碱性液体扩散的覆土层，按照重量百分比，该覆土层由以下组分组成：改性黏土5%-10%；黏性素土90%-95%；且覆土层的厚度≥15cm。该覆土层具有良好的碱缓冲性能，并且成本低廉；同时本发明还提供了一种路基，包括覆土层、碱性填土层、排水设施和路基基底，碱性填土层位于路基基底的上方，且覆土层覆盖在碱性填土层的表面，排水设施设置在路基基底中，且位于覆土层的外围；按照重量百分比，该覆土层由以下组分组成：改性黏土5%-10%；黏性素土90%-95%；覆土层的厚度≥15cm。该路基可填充碱性改良剂改良土填料，并可有效阻挡碱性液体扩散，可大面积用于公路路基建设。

Description

用于阻挡碱性液体扩散的覆土层和含有覆土层的路基

技术领域

本发明属交通工程、土木工程、环境岩土工程技术领域，具体来说，涉及一种用于阻挡碱性液体扩散的覆土层，以及含有覆土层的路基，该路基适用于碱性改良剂改良土填料路基，可用于高等级公路路基建设。

背景技术

一般而言，碱性改良剂改良土作为路基填土材料，例如，电石渣改良土，浸出液中的pH值呈强碱性（pH=12-13），在降雨渗透及地下水作用下，强碱性浸出液渗透到周边土体，会改变土体和水体的酸碱平衡，对周边生物产生影响。例如，大多数植物在pH>9.0情况下难以生长。传统碱性改良剂改良土填料路基并未考虑其浸出液对周边环境的影响。当然可以使用具有碱缓冲能力的土工衬垫来阻挡浸出液向外渗透，但是土工衬垫成本高，且运输和施工不便，难以大面积用于公路路基建设。针对碱性改良剂改良土填料路基具有的上述缺陷，寻找一种碱缓冲能力强，成本低廉，性能稳定的碱性改良剂改良土填料路基成为业内人士日益关注的焦点。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于阻挡碱性液体扩散的覆土层，该覆土层具有良好的碱缓冲性能，并且成本低廉，制作简易；同时还提供一种含有该覆土层的路基，该路基可填充碱性改良剂改良土填料，并可有效阻挡碱性液体扩散，可大面积用于公路路基建设。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于阻挡碱性液体扩散的覆土层，按照重量百分比，该覆土层由以下组分组成：改性黏土5%-10%；黏性素土90%-95%；且覆土层的厚度≥15cm。

一种包含用于阻挡碱性液体扩散的覆土层的路基，所述的路基包括覆土层、碱性填土层、排水设施和含有地下水的路基基底，碱性填土层位于路基基底的上方，且覆土层覆盖在碱性填土层的表面，排水设施设置在路基基底中，且位于覆土层的外围；按照重量百分比，该覆土层由以下组分组成：改性黏土5%-10%；黏性素土90%-95%；覆土层的厚度≥15cm。

有益效果：与传统电石渣改良土填料路基相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

1.本技术方案的覆土层和含有该覆土层的路基具有良好的碱缓冲能力，且渗透性低。本技术方案中的路基含有覆土层，按照重量百分比，该覆土层由以下组分组成：改性黏土5%-10%；黏性素土90%-95%；且覆土层的厚度≥15cm。改性黏土和黏性素土混合，使得覆土层具有良好的碱缓冲能力，且渗透性低。尤其是选用碳酸氢钠改性钠基膨润土充当改性黏土。碳酸氢钠改性钠基膨润土具有高吸水能力和碱性缓冲能力，主要用于改良土的预处理及污染物隔离，与土拌合后，使改良土的渗透性降低，增加改良土的碱缓冲能力。设置覆土层，减少了改良土碱性浸出液对地表水和地下水的酸碱度影响，可消减或隔断毛吸水上升对电石渣改良土力学性能的影响，同时对重金属污染有较强的吸附能力，进而利于周边环境生物生存（如耕地农作物、植被等）。

2.本技术方案的路基适于降雨渗透、富含地下水的环境。当路基填料区的下方有厚度≥15cm的覆土层存在时，即使在降雨渗透、富含地下水情况下，也会有效中和路基填料淋滤液中的碱性物质，保证地下水酸碱度不受影响。

3.本技术方案的路基施工简洁、成本低廉、性能稳定。制备本技术方案中的覆土层时，采用干拌法，将改性黏土和黏性素土混合搅拌均匀即可。路基包括覆土层、碱性填土层、排水设施和路基基底，在路基基底上设置碱性填土层，覆土层覆盖在碱性填土层的表面，排水设施设置在路基基底中。路基的施工简单、成本低廉、性能稳定。

附图说明

图1是在高地下水条件下，本发明的路基结构横断面图。

图2是在低地下水条件下，本发明的路基结构横断面图。

图3是本发明中试验2的结果图。

图中有：覆土层1、碱性填土层2、排水设施3、暗井301、边沟302、路基基底4。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案做进一步详细的描述。

本发明的一种用于阻挡碱性液体扩散的覆土层，按照重量百分比，该覆土层由以下组分组成：改性黏土5%-10%；黏性素土90%-95%；且覆土层的厚度≥15cm。

制备上述组分的覆土层时，按照工程要求的重量百分比，称取适量的改性黏土和黏性素土，然后采用干拌法，将改性黏土和黏性素土混合搅拌均匀即可。改性黏土和黏性素土混合后，覆土层的碱性缓冲能力增强，渗透系数较低。

作为一种优选方案，所述的用于阻挡碱性液体扩散的覆土层，按照重量百分比，由以下组分组成：改性黏土8%；黏性素土92%；且覆土层的厚度为18cm。改性黏土是碳酸氢钠改性钠基膨润土，该碳酸氢钠改性钠基膨润土由干燥的碳酸氢钠与干燥的改性钠基膨润土按质量比1：6混合，并研磨过2mm圆孔筛；其中，碳酸氢钠和改性钠基膨润土的干燥温度小于等于40摄氏度。

当覆土层由重量比为8%的改性黏土和重量比为92%的黏性素土组成时，因为改性黏土的价格较高，所以在保证改良效果的前提下，减小改性黏土掺量，有利于降低覆土层的制备成本。

一种包含用于阻挡碱性液体扩散的覆土层的路基，包括覆土层1、碱性填土层2、排水设施3和含有地下水的路基基底4，碱性填土层2位于路基基底4的上方，且覆土层1覆盖在碱性填土层2的表面，排水设施3设置在路基基底4中，且位于覆土层1的外围；按照重量百分比，该覆土层1由以下组分组成：改性黏土5%-10%；黏性素土90%-95%；覆土层1的厚度≥15cm。

上述结构的路基，覆土层1由改性黏土和黏性素土组成。覆土层1覆盖在碱性填土层2的表面，可以阻止碱性填土层2中的碱性液渗透。设置排水设施3可以减少雨水入渗量，消弱碱性填土层2中碱性物质溶出量，同时消弱由于雨水入渗而致碱性填土层2力学性能降低的不利影响，例如，碱性填土层2的强度降低、渗透性增大。

如图1所示，当地下水距离路基基底表面的距离小于或等于1米时，覆土层1覆盖在碱性填土层2的底面和四周。排水设施3包括暗井301和边沟302，边沟302和暗井301分别位于覆土层1外围的路基基底4中，且暗井301位于边沟30和覆土层1之间。地下水距离路基基底4表面的距离小于或等于1米时，地下水位属于高地下水位。这时，需要在碱性填土层2的底面和四周分别覆盖覆土层1，来阻止碱性填土层2中的碱性液体扩散，影响地下水质量。设置边沟302可以排水。设置暗井301可起到降低地下水位的作用，以避免碱性填土层2中的碱性液体扩散到地下水中。

如图2所示，当地下水距离路基基底4表面的距离大于1米时，覆土层1覆盖在碱性填土层2的四周。排水设施3包括边沟302，边沟302位于覆土层1外围的路基基底4中。地下水距离路基基底4表面的距离大于1米时，地下水位属于低地下水位。对于低地下水位，碱性填土层2的碱性液体在路基基底4中的渗透距离不会超过1米，影响不到路基底部，所以仅需要在碱性填土层2的四周覆盖覆土层1。设置边沟302可以排水。

下面通过试验来论证本发明中的覆土层具有良好的碱性缓冲能力，并且渗透系数较低。

试验1.渗透性测试

试验仪器：柔性壁渗透仪。

试验标准：国家标准（GB/T19979.2-2006）。

试验对象：材料1.由改性黏土和商用高岭土混合而成的覆土层，其中，按照重量百分比，改性黏土占8%，商用高岭土占92%。改性黏土为碳酸氢钠改性钠基膨润土，碳酸氢钠改性钠基膨润土由干燥的碳酸氢钠与干燥的改性钠基膨润土按质量比1：6混合，并研磨过2mm圆孔筛。商用高岭土选择由市场购买的徐州高岭土厂生产的商用高岭土。材料1，用商用高岭土作为黏性素土。材料2.由市场购买的徐州高岭土厂生产的商用高岭土。

试验结果：材料1的渗透系数为3.9×10^-9cm/s，材料2的渗透系数为1.5×10^-7cm/s。从试验结果可知，材料1的渗透系数远低于材料2的渗透系数。

试验2：碱缓冲能力测试

试验标准：LEAF EPA Method1313（荷兰规范，全称为LIQUID-SOLID PARTITIONING AS A FUNCTION OF EXTRACT PH USING APARALLEL BATCH EXTRACTION PROCEDURE）。

试验对象：与试验1相同。

试验结果：如图3所示。图3中，圆圈表示材料2的浸出液的pH值随浸提液的pH值的变化图，米字形表示材料1的浸出液的pH值随浸提液的pH值的变化图。

碱缓冲能力弱：浸出液pH值随着浸提液pH值增加而增加，浸出液pH值增加量越大，酸缓冲能力越弱；如材料2。

碱缓冲能力强：浸出液pH值随着浸提液pH值增加变化不明显，例如，材料1，在pH小于11时，变化平缓，表明该材料对碱性填料浸出液具有良好的碱缓冲能力；pH大于11，代表碱性填料浸出液的pH在增加，此种状况下材料1对其的缓冲能力开始变弱，但仍优于同水平的材料2。图3中，在浸提液pH12时，浸出液pH，材料1仍大于材料2。从图3可以看出，在浸提液pH小于11时，材料1和材料2的浸出液pH变化较小，并且材料1的浸出液pH小于材料2的浸出液pH；随着浸提液pH的增长，材料1和材料2的浸出液pH变化明显，但材料1的浸出液pH变化仍缓于材料2的浸出液pH变化。因此，材料1具有较高的碱缓冲能力。

Claims

1.一种用于阻挡碱性液体扩散的覆土层，其特征在于：按照重量百分比，该覆土层由以下组分组成：改性黏土5％-10％；黏性素土90％-95％；且覆土层的厚度≥15cm；

所述的改性黏土是碳酸氢钠改性钠基膨润土，该碳酸氢钠改性钠基膨润土由干燥的碳酸氢钠与干燥的改性钠基膨润土按质量比1：6混合，并研磨过2mm圆孔筛；其中，碳酸氢钠和改性钠基膨润土的干燥温度小于等于40摄氏度。

2.按照权利要求1所述的用于阻挡碱性液体扩散的覆土层，其特征在于：按照重量百分比，所述的覆土层由以下组分组成：改性黏土8％；黏性素土92％；且覆土层的厚度为18cm。

3.一种包含权利要求1所述的用于阻挡碱性液体扩散的覆土层的路基，其特征在于：所述的路基包括覆土层(1)、碱性填土层(2)、排水设施(3)和含有地下水的路基基底(4)，碱性填土层(2)位于路基基底(4)的上方，且覆土层(1)覆盖在碱性填土层(2)的表面，排水设施(3)设置在路基基底(4)中，且位于覆土层(1)的外围。

4.按照权利要求3所述的路基，其特征在于：当地下水距离路基基底(4)表面的距离小于或等于1米时，覆土层(1)覆盖在碱性填土层(2)的底面和四周。

5.按照权利要求4所述的路基，其特征在于：所述的排水设施(3)包括暗井(301)和边沟(302)，边沟(302)和暗井(301)分别位于覆土层(1)外围的路基基底(4)中，且暗井(301)位于边沟(302)和覆土层(1)之间。

6.按照权利要求3所述的路基，其特征在于：当地下水距离路基基底表面的距离大于1米时，覆土层(1)覆盖在碱性填土层(2)的四周。

7.按照权利要求6所述的路基，其特征在于：所述的排水设施(3)包括边沟(302)，边沟(302)位于覆土层(1)外围的路基基底(4)中。