CN106836312A - 一种提高黄土防渗性能的改性方法 - Google Patents

一种提高黄土防渗性能的改性方法 Download PDF

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崔素丽
王学攀
陶志鹏
杜延峰
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    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D31/00—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution
    • E02D31/02—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution against ground humidity or ground water
    • E02D31/04—Watertight packings for use under hydraulic pressure
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Abstract

一种提高黄土防渗性能的改性方法，包括下述步骤：1）将黄土和高岭土原料烘干，并过1mm筛；2）将烘干、过筛后的黄土与高岭土按干质量87:13的比例混合均匀；3）将黄土‑高岭土的混合物与蒸馏水按最优含水率15.2%拌合均匀，放入密封袋中使水分均匀湿化24小时；4）对湿化均匀的混合物进行标准击实，得到干密度1.68g/cm3的试样，完成对黄土渗透性的改性处理。采用低品位高岭土提高黄土的防渗性能，就地取材、降低成本、节约资源、保护环境；同时，充分利用高岭土成分中的高岭石和蒙脱石能够与黄土成分发生固化反应的原理，提高黄土的防渗性能，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种提高黄土防渗性能的改性方法
技术领域
本发明属于土地或岩石的改良领域，涉及一种提高黄土防渗性能的改性方法。
背景技术
随着城市化速度的加快，城镇生活产生的垃圾也越来越多，垃圾的处理问题也越来越严峻，传统的焚烧、堆填等方式会产生大量的污染性气体和液体，严重威胁到人类的生活。因此卫生填埋已经被世界各国公认为安全无污染的处理垃圾的方法。另外，对于煤、金属等矿产资源在开采过程中产生的尾矿矿渣的处理，最好的方法也是采用卫生填埋。而卫生填埋场的关键技术之一就是填埋场衬里的防渗性能。只有衬里层具有较低的渗透性才能有效阻止污染物迁移和气体扩散，有效防止渗滤对场外环境的污染。众所周知粘土具有很好的防渗性能，是理想的衬里材料，但是当当地粘土资源缺乏不能满足防渗性能要求时只能考虑对当地土进行改性处理。
我国是世界上黄土面积分布最广的国家之一，在西北各地区特别是黄河中游地区粘土匮乏却广泛分布着厚度不同、类型复杂的黄土地层。黄土的渗透系数大约在1×10-3cm/s至1×10-6cm/s之间，无法满足填埋场衬里的防渗性能要求。而高岭土具有很低的渗透性，且我国高岭土矿点较多，主要分布在北方的东北、西北的石炭-二叠纪煤系中。虽然矿点较为分散且品味不高，用于造纸涂布有天然局限，但是用于改性黄土具有良好的物质基础和地域优势。
因此，发明一种提高黄土防渗性能的材料，从理论方面为黄土的防渗性能的提高提供一种新思路，从实际应用角度为黄土防渗渗性能的提高提供一种新材料。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种提高黄土防渗性能的改性方法。本发明采用低品位高岭土提高黄土的防渗性能，就地取材、降低成本、节约资源、保护环境；同时，充分利用高岭土成分中的高岭石和蒙脱石能够与黄土成分发生固化反应的原理，提高黄土的防渗性能，具有良好的经济效益和社会效益。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种提高黄土防渗性能的改性方法，具体包括下述步骤：
1）将黄土和高岭土原料烘干，并过1mm筛；
2）将步骤1）烘干、过筛后的黄土与高岭土按干质量87:13的比例混合均匀；
3）将步骤2）得到的混合物与水按含水率15.2%拌合均匀，放入密封袋中使水分均匀湿化24小时；
4）对步骤3）得到的混合物进行标准击实，得到干密度为1.68g/cm3的压实样，完成对黄土渗透性的改性处理。
所述步骤1）中所用黄土为陕西西安地区黄土。
所述步骤2）中的黄土与高岭土按干质量87:13配比混合均匀。
所述步骤3）中的将混合物均匀湿化24小时。
所述步骤4）得到含水率为15.2%，干密度为1.68g/cm3的压实样。
附图说明
图1为变水头渗透装置示意图，qizhong 中，1为渗透容器，2为进水管夹， 3为变水头管，4为供水瓶，5接水源管，6为排气水管，7为出水管；
图2为纯黄土渗透系数与渗透持续时间的关系图；
图3为高岭土改性黄土渗透系数与渗透持续时间的关系图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步阐述，但本发明不局限于以下实施例。
实施例1
一种提高黄土防渗性能的改性方法
水泥窑灰改性黄土的施工方法，包括下述步骤：
1）将黄土和高岭土原料烘干，并过1mm筛；
2）取烘干、过筛后的黄土870g、高岭土130g，混合均匀；
3）向混合均匀的黄土-高岭土混合物加蒸馏水152g，配成含水率15.2%的混合物并拌合均匀，放入密封袋中使水分均匀湿化24小时；
4）对均匀湿化的黄土-高岭土混合物进行标准击实，所用锤重为2.5kg，锤底面积19.64cm2，落距为30cm，分三层击实，每层25击，得到干密度为1.68g/cm3的试样，完成对黄土渗透性的改性处理。
实施例2
高岭土改性黄土对防渗性能的影响
为检验高岭土对黄土防渗性能的改性效果，利用变水头渗透装置对实施例1中的纯黄土试样和经高岭土改性处理后的混合土样进行变水头渗透试验。其中，变水头渗透装置如图1所示，具体试验过程如下：
1）将纯黄土和改性黄土分别制备成直径61.8cm，高2cm的试样；
2）将装有试样的环刀装入渗透容器，用螺母旋紧，要求密封至不漏水不漏气；
3）将渗透容器的进水口与变水头管连接，利用供水瓶中的蒸馏水向进水管注满水，并渗入渗透容器，开排气阀们，排除渗透容器底部的空气，至溢出水中无气泡，关排水阀们，放平渗透容器，关进水管夹；
4）向变水头管注蒸馏水，使水面升至预定高度，水头高度2m，待水位稳定后切断水源，开进水管夹，使水通过试样，当出水口有水溢出时开始测记变水头管中起始水头高度H1和起始时间t1，6小时后记录一次测记水头和时间变化，12小时后再记录一次，之后每12小时记录一次。
5）将变水头管中的水位变换高度，待水位稳定再进行测记水头和时间的变化，重复试验6次，不同开始水头下测定的渗透系数在允许差值范围内，测记变水头管中终止水头高度H2和终止时间t2，结束试验。
用公式（Ⅰ）计算变水头渗透系数，公式（Ⅰ）如下所示：
式中，a为变水头管的短面积（cm2）；2.3为变换因数；L为渗流路径，即试样高度（cm）；t1为测读水头的起始时间（s）；t2为测读水头的终止时间（s）；H1为起始水头高度（cm）；H2为终止水头高度（cm）。
测试结果如图2、图3所示，其中，图2为纯黄土渗透系数与渗透持续时间的关系图，图3为高岭土改性黄土渗透系数与渗透持续时间的关系图。
以上实验结果表明，处理前黄土渗透系数稳定在8.0×10-5cm/s左右，不能满足填埋场对衬里防渗性能的要求；经高岭土处理后的黄土试样渗透系数稳定值在3.2×10-8cm/s左右，渗透系数明显降低，防渗性能大幅提高，能够满足填埋场对衬里防渗性能的要求。

Claims (5)

1.一种提高黄土防渗性能的改性方法，其特征在于，包括下述步骤：
1）将黄土和高岭土原料烘干，并过1mm筛；
2）将步骤1）烘干、过筛后的黄土与高岭土按干质量87:13的比例混合均匀；
3）将步骤2）得到的混合物与蒸馏水按含水率15.2%混合，搅拌均匀后放入聚乙烯袋密封是其均匀湿化24小时，
4）将步骤3）的混合物进行标准击实，得到干密度为1.68g/cm3的压实样，完成对黄土渗透性的改性处理。
2.根据权利要求1所述的一种提高黄土防渗性能的改性方法，其特征在于，所述步骤1）中所用黄土为陕西西安地区黄土。
3.根据权利要求1所述的一种提高黄土防渗性能的改性方法，其特征在于，所述步骤2）使用的黄土与高岭土按干质量87:13混合均匀。
4.根据权利要求1所述的一种提高黄土防渗性能的改性方法，其特征在于，所述步骤3）中的湿化时间为24小时。
5.根据权利要求1所述的一种提高黄土防渗性能的改性方法，其特征在于，所述步骤4）得到含水率为15.2%，干密度为1.68g/cm3的压实样。
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