一种沿海粉土粉砂地层真空预压高效抗渗抗侵泥浆密封墙及其制备方法技术

一种沿海粉土粉砂地层真空预压高效抗渗抗侵泥浆密封墙及其制备方法，所述密封墙的组分如下：原位粉土粉砂、黏土泥浆和功能材料，黏土泥浆的重量为原位粉土粉砂重量的20%，功能材料的重量为泥浆重量的0.2

【技术实现步骤摘要】
一种沿海粉土粉砂地层真空预压高效抗渗抗侵泥浆密封墙及其制备方法


[0001]本专利技术涉及沿海软土地基加固
，具体涉及一种沿海粉土粉砂地层真空预压高效抗渗抗侵泥浆密封墙及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国沿海地区软土地基分布广泛，真空预压工法在加固大面积软土地基时因具有诸多优点而被广泛应用，但其对于场地“密封性”要求苛刻，当加固区域存在下卧夹砂透水土层时，侧向密封系统的处理甚为关键，目前国内主要采用黏土密封墙作为真空预压侧向密封系统。
[0003]黏土是一种含大量黏矿物的细粒土，在砂土中加入适量黏土泥浆，可以包裹黏聚砂土颗粒，且黏土中的一些矿物成分如蒙脱石还会因吸水膨胀而进一步充填孔隙，原位砂土的渗透系数会明显减小，达到抗渗目的。
[0004]考虑到工程经济性，向砂土中无限制地加入黏土以降低其渗透系数不符合经济性要求，且有关研究表明当砂土中黏土含量达到某个值以后，继续增加黏土对降低砂土渗透性的作用不明显。另一方面，有关研究也表明，黏土矿物在高盐海水环境下，会因絮凝沉积而抑制其膨胀性能，即表现出较为明显的“析水现象”，降低黏土泥浆抗渗效能。
[0005]此外值得重点关注的是，抽真空作用下的负压将达到80kPa以上，密封墙体内外两侧因存在压力差而产生水头差，在水头差作用下土体内部将发生渗流，渗流作用下会出现颗粒尤其是黏土细颗粒的运移、流失等内侵蚀现象，形成渗流联通孔道，导致墙体渗透性增强，削弱其长期抗渗性，甚至引发墙体开裂失效。
[0006]为此，在我国填海造陆时代大背景下，为提升工程经济性，以及改善高负压、高盐海水环境下墙体抗渗抗侵性能，引入一种沿海粉土粉砂地层真空预压高效抗渗抗侵泥浆密封墙及其制备方法，具有显著意义。

技术实现思路

[0007]解决的技术问题：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种沿海粉土粉砂地层真空预压高效抗渗抗侵泥浆密封墙及其制备方法，通过向传统黏土泥浆中加入功能材料(采用高分子接枝聚合技术Grafted glycan研制而成的聚糖类偶联剂)，能够显著提升泥浆黏聚性，利用泥浆搅拌机将高黏聚性黏土泥浆泵入原位高透水土层中，利用机械搅拌以包裹、黏聚粉土粉砂粒，形成真空预压泥浆密封墙混合体系，显著降低密封墙渗透系数、细颗粒渗流侵蚀量，明显增强密封墙整体抗渗抗侵性能，改善密封墙长期服役性能。
[0008]技术方案：一种沿海粉土粉砂地层真空预压高效抗渗抗侵泥浆密封墙，所述密封墙的组分如下：原位粉土粉砂、黏土泥浆和功能材料，其中，黏土泥浆由水灰比为1:1的黏土粉末和海水拌合而成，黏土泥浆的掺量为原位粉土粉砂重量的20％，功能材料的掺量为泥浆重量的0.2
‑
0.6％。
[0009]作为优选，所述功能材料的掺量由室内实验确定，具体步骤如下：取真空预压现场原位粉土粉砂，向其中加入功能材料掺量不同的黏土泥浆，制备成密封墙混合材料，再利用特定的真空预压密封墙混合材料刚性壁渗透测试装置，模拟真空预压实际工况，设置80kPa真空负压进行渗透试验，测试密封墙的渗透系数和细颗粒侵蚀量，根据测试结果确定功能材料掺量。
[0010]作为优选，综合考虑效果和经济性，所述功能材料的最优掺量为泥浆重量的0.2％。
[0011]作为优选，所述功能材料为高分子接枝聚合技术Grafted glycan研制而成的聚糖类偶联剂，购买自江苏鑫泰岩土科技有限公司。
[0012]基于上述一种沿海粉土粉砂地层真空预压高效抗渗抗侵泥浆密封墙的制备方法，步骤如下：
[0013]步骤一.预留少量海水和功能材料拌合，充分搅拌形成粘稠状的功能材料浆液后备用；
[0014]步骤二.将黏土粉末倒入剩余的大部分海水中，充分搅拌，制备成黏土泥浆；
[0015]步骤三.将功能材料浆液倒入黏土泥浆，充分搅拌均匀，形成高黏聚性黏土泥浆，可显著提升泥浆的黏聚性；
[0016]步骤四.然后将高黏聚性黏土泥浆利用泥浆搅拌机泵入至原位粉土粉砂地层并进行充分搅拌后，可形成均匀的真空预压泥浆密封墙混合体系，之后至少进行14天原位养护，待墙体形成稳定体系后方能进行抽真空工艺。通过本方法能够显著提升地层抗渗抗侵性能，墙体渗透系数k远小于1
×
10
‑5cm/s。
[0017]作为优选，所述少量海水为制备泥浆所用海水总量的20wt％，大部分海水为制备泥浆所用海水总量的80wt％。
[0018]作为优选，所述步骤四中养护条件为原位静态养护，养护条件如温度、湿度即为现场温度和湿度，不需额外增加养护措施。
[0019]有益效果：与现有传统真空预压泥浆密封墙相比，本专利技术具有以下优点：
[0020](1)经济性突出。本专利技术提出的功能材料对黏土泥浆黏聚性增强效果明显，占泥浆重量极少(仅为0.2％的用量)，即可显著提高泥浆黏度(纯黏土泥浆利用1006型泥浆粘度计流出500ml泥浆所用时间为31s，加入0.2％功能材料的高黏聚性黏土泥浆流出500ml泥浆所用时间为213s，黏度提升6倍)，显著增强了对砂颗粒的包裹黏聚性，可以较为明显地提升密封墙抗渗、抗侵能力。
[0021](2)密封墙抗渗效能提升明显。室内试验表明，与现场纯粉砂土(渗透系数为4.22
×
10
‑5cm/s)相比，在粉砂土中加入传统黏土泥浆后形成的密封墙混合材料渗透系数最小可降为2.88
×
10
‑6cm/s，降低了一个数量级；向粉砂土中加入高黏聚性黏土泥浆(功能材料含量0.2％)后形成的密封墙混合材料渗透系数最小可降为1.01
×
10
‑6cm/s，进一步降低65％。
[0022](3)密封墙抗侵性能明显提升。在80kPa高负压作用下，密封墙体中的细颗粒会因渗流侵蚀而发生运移、流失，影响密封墙长期服役性能。与加入传统黏土泥浆的密封墙混合材料相比，加入高黏聚性黏土泥浆的密封墙混合材料中的细颗粒侵蚀流出量最大可减少近65％。80kPa高负压最大化模拟了真空预压实际工况，所以测试得出的渗透系数和细颗粒侵蚀量数据也是贴近实际情况的，验证了本专利技术的适用性。
[0023](4)材料和易性良好。本专利技术将功能材料与黏土泥浆混合，其表现出了高度兼容性，即黏度提升后，其仍然具有良好的流动性。
[0024](5)推广应用前景好。对于本文提出的沿海粉土粉砂地层真空预压高效抗渗抗侵泥浆密封墙，其原料易得，且价格较为低廉，且无毒害，可大面积推广应用。
附图说明
[0025]图1密封墙混合材料渗透系数测试结果；
[0026]图2密封墙混合材料细颗粒累积侵蚀量(养护1天)；
[0027]图3密封墙混合材料细颗粒累积侵蚀量(养护2天)；
[0028]图4密封墙混合材料细颗粒累积侵蚀量(养护7天)；
[0029]图5密封墙混合材料细颗粒累积侵蚀量(养护14天)；
[0030]图6密封墙混合材料制备流程图；
[0031]图7为粉砂土颗粒级配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沿海粉土粉砂地层真空预压高效抗渗抗侵泥浆密封墙，其特征在于，所述密封墙的组分如下：原位粉土粉砂、黏土泥浆和功能材料，其中，黏土泥浆由水灰比为1:1的黏土粉末和海水拌合而成，黏土泥浆的掺量为原位粉土粉砂重量的20%，功能材料的掺量为泥浆重量的0.2
‑
0.6%。2.根据权利要求1所述的一种沿海粉土粉砂地层真空预压高效抗渗抗侵泥浆密封墙，其特征在于，所述功能材料的掺量由室内实验确定，具体步骤如下：取真空预压现场原位粉土粉砂，向其中加入功能材料掺量不同的黏土泥浆，制备成密封墙混合材料，再利用特定的真空预压密封墙混合材料刚性壁渗透测试装置，模拟真空预压实际工况，设置80kPa真空负压进行渗透试验，测试密封墙的渗透系数和细颗粒侵蚀量，根据测试结果确定功能材料掺量。3.根据权利要求1所述的一种沿海粉土粉砂地层真空预压高效抗渗抗侵泥浆密封墙，其特征在于，综合考虑效果及经济性，所述功能材料的掺量为泥浆重量的0.2%。4.根据权利要求1所述的一种沿海粉土粉砂地层真空预压高效抗渗抗侵泥浆密封墙，其特征在于，所述功能材料为高分子接枝聚合技术Grafted g...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓永锋，姜闯，胡永涛，卢友兵，徐琛琛，程达，郭杨子，卢安全，杨枢，韩时捷，金亚伟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：