砒砂岩改性技术及其在淤地坝建造中的应用

摘要

如何利用改性砒砂岩作为淤地坝的筑坝材料是一项具有原创性及实用性的新技术,是解决砒砂岩地区缺乏合适筑坝材料的根本途径.本文基于砒砂岩改性原理对砒砂岩筑坝工艺及暴雨后安全稳定性进行了研究,结果表明;砒砂岩原岩成岩程度较差,白色、红色砒砂岩立方体抗压强度约为0.6、0.8MPa,两者饱水无侧限抗压强度为0;砒砂岩在结构上主要是由构成砒砂岩骨架的石英等结晶较好的粗大颗粒物、蒙脱石等细小颗粒风化粘土物质形成的填充物以及两者之间起粘合连结作用的氧化铁等游离氧化物形成的胶结物组成;砒砂岩的崩解溃散主要是由于其较低的结构强度难以承受内部的膨胀作用引起的;砒砂岩可通过游离氧化物增粘抑膨改性方法提高强度,即在砒砂岩中加入适量游离氧化物或采用阳离子交换技术提高胶结指数和降低溃散指数从而增强胶结能力并抑制膨胀从而实现砒砂岩的改性,并通过试验验证了当采用Fe(OH)3作为胶结材料、Al2(SO4)3和FeCl3作为膨胀抑制剂时,其体积膨胀率最小;并得出了10种游离氧化物对砒砂岩强度改性效果排序:CaO＞Fe(OH)3＞羟基铁＞Al(OH)3＞Fe2O3＞羟基铝＞水玻璃＞纳米SiO2＞MnOOH＞硅溶胶＞砒砂岩;根据国家规范和砒砂岩改性淤地坝自身的建筑特性提出了砒砂岩改性淤地坝的建筑工艺;根据国家检测规范和砒砂岩改性坝的自身特点对淤地坝的土工特性和安全稳定性进行了计算分析,坝体含水率检测值符合坝体渗流分布规律,渗透指标满足设计规范要求;进行了堤坝稳定性计算基本大于规范要求的正常运行情况下坝体安全系数允许值,砒砂岩原岩改性材料淤地坝坝体的整体稳定性较高.