離子土固化劑固土過程中陽離子交換激光擊穿光譜研究.pdf

1、我國滑坡災(zāi)害嚴(yán)重,給國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了極大的威脅。離子土固化劑(Ionic Soil Stabilizer,簡(jiǎn)稱ISS)作為一種新型、便捷、快速的滑坡固化方法已得到了廣泛的應(yīng)用,但其理論研究卻明顯滯后于實(shí)際應(yīng)用,這會(huì)直接影響到它在工程中的應(yīng)用前景、地質(zhì)災(zāi)害的有效防治以及工程的造價(jià)。另外,傳統(tǒng)的研究方法大都比較繁雜,需要取樣、制樣,人為誤差較大。本文提出采用一種全新的方法——激光擊穿光譜(Laser-induced Br

2、eakdown Spectroscopy,簡(jiǎn)稱LIBS)技術(shù),對(duì)離子土固化劑固土過程中的陽離子交換進(jìn)行了一系列有意義的探索,并初步分析了陽離子交換量與土壤工程性質(zhì)的關(guān)系,具體工作如下:
　　(1)滲透實(shí)驗(yàn)。將加固滲透后的膨脹土試樣進(jìn)行LIBS探測(cè),并與加蒸餾水的試樣進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)第三次滲透樣品中有大量的陽離子被交換出來,充分說明了LIBS技術(shù)可用于陽離子交換探測(cè)。同時(shí),為了提高LIBS技術(shù)的檢測(cè)能力和穩(wěn)定性,利用濾紙作為基底將試樣

3、液體轉(zhuǎn)化為固體進(jìn)行探測(cè),取得了很好的實(shí)驗(yàn)效果。
　　(2)標(biāo)準(zhǔn)土樣實(shí)驗(yàn)。分別對(duì)高嶺土、紅粘土,石英砂等7種標(biāo)準(zhǔn)素土進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)高嶺土和石英砂離子交換作用較弱,滑帶土、中膨脹土、蒙脫土離子交換作用較強(qiáng),配比為1:200的固化劑對(duì)大多數(shù)土壤而言固化效果較好。
　　(3)加壓模擬實(shí)驗(yàn)。為了模擬三峽庫區(qū)香溪河段水庫水位每年有30米漲落的周期性水文條件,自行設(shè)計(jì)了一個(gè)加壓裝置,在不同氣壓條件下,對(duì)不同配比的土壤進(jìn)行了模擬研

4、究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同氣壓條件下,氣壓越大,離子交換反應(yīng)越快。
　　(4)固化時(shí)間實(shí)驗(yàn)。為了探索固化劑與土壤的作用時(shí)間和固化效果的關(guān)系,分別對(duì)經(jīng)過不同時(shí)間加固的滑帶土、膨脹土和紅粘土進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),1:100滑帶土最佳固化時(shí)間大概為20小時(shí),1:100膨脹土和紅粘土最佳固化時(shí)間在34小時(shí)左右,1:200膨脹土則大概在48小時(shí)。
　　(5)陽離子交換量與工程性質(zhì)關(guān)系研究。對(duì)不同配比ISS處理過的紅粘土和滑帶土進(jìn)行了離子交換量