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)害嚴重,給國家經(jīng)濟建設(shè)和人民生命財產(chǎn)安全造成了極大的威脅。離子土固化劑(Ionic Soil Stabilizer,簡稱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際應(yīng)用,這會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。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,簡稱LIBS)技術(shù),對離子土固化劑固土過程中的陽離子交換進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)滲透實驗。將加固滲透后的膨脹土試樣進行LIBS探測,并與加蒸餾水的試樣進行對比,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。同時,為了提高LIBS技術(shù)的檢測能力和穩(wěn)定性,利用濾紙作為基底將試樣

3、液體轉(zhuǎn)化為固體進行探測,取得了很好的實驗效果。
　　(2)標準土樣實驗。分別對高嶺土、紅粘土,石英砂等7種標準素土進行了實驗研究,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,配比為1:200的固化劑對大多數(shù)土壤而言固化效果較好。
　　(3)加壓模擬實驗。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)計了一個加壓裝置,在不同氣壓條件下,對不同配比的土壤進行了模擬研

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)固化時間實驗。為了探索固化劑與土壤的作用時間和固化效果的關(guān)系,分別對經(jīng)過不同時間加固的滑帶土、膨脹土和紅粘土進行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),1:100滑帶土最佳固化時間大概為20小時,1:100膨脹土和紅粘土最佳固化時間在34小時左右,1:200膨脹土則大概在48小時。
　　(5)陽離子交換量與工程性質(zhì)關(guān)系研究。對不同配比ISS處理過的紅粘土和滑帶土進行了離子交換量