【摘要】：本研究從“海綿城市”新概念出發(fā),為了加快地基的透水,提出了透水水泥土,即在保證水泥土具備一定強(qiáng)度的前提下,對(duì)水泥土進(jìn)行造孔,提高其滲透系數(shù)。并從微觀角度建立滲透系數(shù)與孔徑分布的分析模型,以期未來(lái)可以用于多孔介質(zhì)滲透系數(shù)的調(diào)控。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)分析了水泥土的造孔以及強(qiáng)度增強(qiáng)技術(shù),利用發(fā)泡技術(shù)和硫酸鹽腐蝕造孔技術(shù)提高水泥土的滲透性,探究其滲透系數(shù)與強(qiáng)度的變化規(guī)律,討論了兩者的關(guān)系,并選取具有典型的試樣進(jìn)行壓汞試驗(yàn),探究微觀孔隙結(jié)構(gòu)與滲透系數(shù)和強(qiáng)度之間的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明:泡沫水泥土的滲透系數(shù)與水泥摻入比、密度和齡期呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系;摻Na_2SO_4的水泥土的滲透系數(shù)與齡期呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系,與Na_2SO_4摻量的關(guān)系為:當(dāng)Na_2SO_4摻量小于7%時(shí),其滲透系數(shù)與摻量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,當(dāng)Na_2SO_4摻量大于等于10%時(shí),水泥土的滲透系數(shù)變大;同時(shí),水泥土的滲透系數(shù)與強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系,滲透系數(shù)的提高會(huì)使得強(qiáng)度降低,反之亦然;由壓汞試驗(yàn)得知,水泥土內(nèi)部存在很多的封閉孔隙和盲端孔隙,而這些孔隙對(duì)水泥土的滲透性是沒(méi)有幫助的,水泥土的滲透系數(shù)不取決于水泥土內(nèi)部的孔隙體積大小,而主要取決于大孔隙(1μm)的數(shù)量(大孔隙成為死孔隙或者盲端孔隙的概率較小孔隙來(lái)得低),大孔隙占比越大,則其滲透系數(shù)較大。(2)對(duì)O.Amiri提出的多孔介質(zhì)滲透系數(shù)預(yù)測(cè)的分析模型進(jìn)行適當(dāng)修正,并將修正后的結(jié)果與實(shí)際滲透系數(shù)預(yù)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比,得到以下結(jié)論:修正后得到的分析模型具有一定的可靠性和準(zhǔn)確性,并且能夠應(yīng)用于所有形狀的孔徑分布中,可為多孔介質(zhì)滲透系數(shù)的調(diào)控提供參考;在利用分析模型進(jìn)行計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)忽略1μm以下的孔徑,其結(jié)果比將所有的孔徑帶入計(jì)算的結(jié)果更加準(zhǔn)確,更為接近真實(shí)情況。說(shuō)明了在多孔介質(zhì)滲流過(guò)程中,孔徑低于1μm的滲流是可以忽略的;(3)利用有限元軟件COMSOL Mutilphysics對(duì)多孔介質(zhì)的滲流進(jìn)行了分析,討論了多孔介質(zhì)的孔徑、孔隙率以及固體顆粒骨架結(jié)構(gòu)對(duì)滲透系數(shù)的影響,結(jié)果表明:利用壓汞試驗(yàn)得到的平均孔徑做為數(shù)值模型的孔徑進(jìn)行計(jì)算時(shí),該計(jì)算結(jié)果與實(shí)際滲透系數(shù)值保持在同一個(gè)數(shù)量級(jí),說(shuō)明該方法用來(lái)計(jì)算滲透系數(shù)值具有一定的準(zhǔn)確性;滲流過(guò)程中,滲流通道越窄(即孔徑越小),滲透系數(shù)越低,但是當(dāng)孔徑減小到一定數(shù)值時(shí),其滲透系數(shù)會(huì)更接近滲透系數(shù)的實(shí)測(cè)值;多孔介質(zhì)的滲透系數(shù)隨孔隙率的增大而增大,其主要原因是當(dāng)孔隙率變大時(shí),內(nèi)部孔徑也隨之變大,故而引起了滲透系數(shù)的變化;多孔介質(zhì)的固體顆粒骨架結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后會(huì)影響滲透系數(shù)的變化,主要的內(nèi)在原因是當(dāng)固體顆粒位置或大小發(fā)生變化時(shí),擴(kuò)大或者縮小了孔隙的連通性,進(jìn)而影響滲透系數(shù)值。
【圖文】：

研究技術(shù)路線(xiàn)

（a）發(fā)泡劑 （b）泡沫圖 2-2 試驗(yàn)所用發(fā)泡劑及泡沫表 2-2 發(fā)泡劑物理化學(xué)性質(zhì)項(xiàng)目 指標(biāo)外觀（25℃） 微黃色粘稠液體pH 6.5~7.5，，接近中性活性物含量% ≥30固含量% ≥35凝固點(diǎn)℃ ≤0泥究采用的 P.O42.5 的海螺牌普通硅酸鹽水泥，通過(guò) X 射線(xiàn)熒光光譜試驗(yàn)確及各組分含量，見(jiàn)表 2-3。表 2-3 水泥化學(xué)成分CaO SiO2Al2O3SO3Fe2O3 MgO 其他 燒 57.4 21.7 7.5 3.5 2.9 1.7 1.9
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TU43

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本文編號(hào)：2694747