离子电动加固对花岗岩崩岗土体抗剪特性的影响

摘要

崩岗作为一种危害性极大的水土流失类型，一直备受专家学者关注。传统崩岗治理模式工程量大且费用较高，常常需要对崩壁进行开挖，容易导致二次侵蚀发生，能否找到一种工程量较小的原位修复方法成为崩岗侵蚀治理的关键问题。因此，本研究通过揭示离子与花岗岩崩岗土壤抗剪特性之间的关系，探究离子电动加固方法稳定崩岗崩壁的可行性，为崩岗治理工作提供新思路。基于离子效应，以崩岗三个不同层次土壤作为研究对象，通过室内试验，对吸附不同离子（K+、Ca2+、Fe3+）和电动加固后崩岗土壤抗剪特性的变化规律进行分析。结果表明： （1）经过离子吸附后在同等条件下测定抗剪强度值发现：K+对三个土层的土壤并未起到加固作用，Fe3+进入土壤后形成Fe(OH)3胶体，在一定程度上提高了土体的粘聚力，Ca2+对土壤粘聚力的提高效果最明显，当添加量为10g/kg时效果最好。 （2）随着土体水分含量的增加，红土层土壤的抗剪强度先增加后减小，其中空白红土层土壤的抗剪强度在其含水率为25%时达到峰值，而添加Ca2+红土层土壤则是在其含水率为20%时就达到抗剪强度最大值；红土层土壤粘聚力与含水率的关系同其抗剪强度产生的规律相同；随着含水率的增加，两种处理下红土层土壤的内摩擦角均显著减小。 （3）砂土层土壤的抗剪强度则是随着含水率的增加呈现下降的趋势，且在含水率为30%时下降至零；两种处理下砂土层土壤的粘聚力均随着含水率的增加而下降，当含水率为10%时，吸附Ca2+砂土层土壤的粘聚力比空白砂土层土壤增加了115.07%，加固效果最佳；两种处理下砂土层土壤的内摩擦角均随着含水率的增加并未产生较大的波动，较为稳定。 （4）碎屑层土壤抗剪强度与含水率的关系类似于红土层土壤，吸附Ca2+碎屑层土壤内摩擦角在含水率超过15%后相对稳定，空白碎屑层土壤的内摩擦角则随着含水率的增加逐渐减小。 （5）电动加固（CaCl2）对三个土层土壤的抗剪强度具有明显的提升作用。相对于直接添加CaCl2，经过电动加固后三个土层土壤的粘聚力提升效果表现为：碎屑层＞砂土层＞红土层，且红土层效果相差不大。电动加固前后崩岗土壤内摩擦角没有发生明显变化。 综合而言，K+、Ca2+、Fe3+对崩岗土体抗剪特性产生的影响不同，利用CaCl2溶液对崩岗进行电动加固的方法切实可行。

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