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透水混凝土堵塞机理试验研究

张娜  
【摘要】:透水混凝土是一种经过特殊工艺制成的具有连续性孔隙的生态环保型混凝土,既有一定的强度,又有一定的透气透水性。透水混凝土已被广泛应用于道路工程、市政工程和园林工程中,并取得了较好的社会效益、环境效益和生态效益。透水混凝土铺筑的路面具有良好的排水和降噪能力,并有调节地表温湿度等生态功能,已被许多国家广泛应用;透水混凝土桩加固的地基具有良好的抗震性能,透水混凝土桩能加速地基固结,减小地基工后沉降,降低地基土液化势,其应用刚刚起步。 透水混凝土的广泛应用主要是因为其能够在满足要求强度的条件下还具有良好的透气透水性能,然而透水混凝土的孔隙一旦堵塞,其排水能力将大大下降。对于透水混凝土路面,地表洪流中夹带有大量泥沙等细小颗粒,这些颗粒会随水流进入透水混凝土路面孔隙内造成堵塞,降低透水混凝土路面的排水功能;而透水混凝土桩大多被用于加固地下水位较高、含水量较大的软土地基,这类地基易发生管涌,管涌现象发生时,透水混凝土桩发挥排水固结作用,携带土中细颗粒地下渗流水会通过透水混凝土桩的孔隙,部分颗粒会滞留在孔隙内而引起堵塞,导致透水混凝土桩快速排水固结功能失效。 为了揭示透水混凝土孔隙堵塞的细观机理,本文研发了一种透水混凝土堵塞模拟试验装置,并开展了一系列的室内试验。该装置通过实时记录透水混凝土渗透性的变化来探讨透水混凝土的堵塞过程,创新性地引入电导率来表征透水混凝土的堵塞状态。采用该装置试验模拟了地表洪流作用下透水混凝土路面的堵塞过程以及发生管涌现象时透水混凝土桩的堵塞状态,从细观层面上揭示泥沙进入、通过、离开以及堵塞透水混凝土孔隙的机理,确定透水混凝土孔隙率、泥沙颗粒尺寸、地表洪流深度和径流速度对透水混凝土路面堵塞的影响,以及地基土级配与粒径、桩周土的密实度及厚度等对透水混凝土桩堵塞的影响。通过以上关键科学问题的研究,为透水混凝土的设计施工方案和参数的选取、养护维修措施的制定提供科学有效的依据,推动透水混凝土应用的研究和发展。


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