植物根系作用下GCL的渗透性能试验研究

发布时间：2017-04-27 15:00

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【摘要】：GCL即膨润土防水毯是继压实粘土衬垫(CCL)、土工膜(HDPE、GM)之后一种新型防渗复合土工材料。与压实粘土衬垫相比,GCL的优越性主要表现在厚度小、重量轻、施工简便,且具有极强的自愈能力;与其他土工材料相比,GCL的柔性好,抗不均匀沉降能力强,在使用中不发生老化反应,施工简便等优点。正是由于GCL的诸多优点,在防渗工程中,使其应用越来越广泛。GCL最大的特点就是其自愈性,膨润土在吸水后会有一个很大的膨胀量,使得其在破损一定程度下会自动愈合,从而起到防水效果。目前科研工作者对GCL在缺陷条件下的渗透性能研究方面做了不少工作,分析其不同破坏程度后GCL的渗透性能,这些也为本文的研究提供了很多宝贵的经验。实际工程应用中,根系穿刺是常出现的破坏形式,然而在这点却鲜有文献报道。本文主要通过现场试验和理论分析等方法,开展不同植物根系作用下GCL的渗透性能研究。具体研究如下:(1)对影响GCL渗透系数的因素进行了理论分析,同时对渗透试样的膨胀性能和含水率进行了测试,为试验块的建立和渗透系数的测定和分析提供了理论支持。(2)试验共采用3种种植土厚度(5cm、10cm和20cm)、7种不同类型和配比植物(多花木兰、狗牙根、白三叶、高羊茅和草灌比1:1、1:3、1:5的混播植物)。对不同试验块植物的高度定期进行采集,对比分析了GCL和土工膜对植物生长的影响,得出GCL对植物的生长是有利的,而土工膜对植物的生长有抑制的作用;而种植土厚度越薄,对植物影响的时间越早。(3)利用GDS全自动环境岩土渗透仪测试了在单根根系穿透作用下GCL的渗透性能,分别测试了原始样、10mm直径根系和20mm直径根系作用下的GCL渗透系数,结果显示植物根系直径越大,GCL的渗透系数也越大,但都在一个数量级(E-10m/s),进而可以确定当单根根系直径小于20mm作用GCL时,对其的渗透性能影响不大。(4)建立模型试验,利用STPZS-2膨润土防水毯渗透仪测试了在实际植物根系作用下GCL的渗透性能,在实际植物根系作用下,对比原始样的渗透系数(E-12m/s),实际植物根系作用下GCL的渗透系数增大了3个数量级(E-9m/s)。(5)通过对比实际植物根系作用下GCL的渗透系数,可以得出,种植土厚度也会对GCL的渗透性能产生影响,种植土厚度在20cm以内时,种植土厚度越大,渗透系数随之减小。本试验的结果可为GCL在实际工程中的应用提供一定的参考,同时为今后在此方面科研工作提供理论依据。
【关键词】：膨润土防水毯 根系 渗透性能
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU411.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-21
• 1.1 GCL简介11-14
• 1.1.1 GCL的特点和发展历史11-13
• 1.1.2 GCL的应用13-14
• 1.2 GCL与几种常见防水材料的对比14-17
• 1.2.1 GCL的特点14-15
• 1.2.2 GCL与CCL的比较15-16
• 1.2.3 GCL与HDPE膜的比较16
• 1.2.4 GCL的缺点16-17
• 1.3 国内外研究现状17-19
• 1.4 本文的研究目的和研究内容19-21
• 1.4.1 研究目的19-20
• 1.4.2 研究内容20-21
• 第2章 GCL的基本性能研究21-29
• 2.1 试验材料21
• 2.2 影响GCL渗透系数的因素21-24
• 2.2.1 膨润土质量及特性21-22
• 2.2.2 预水合22-23
• 2.2.3 水质的影响23
• 2.2.4 化学相容性研究23-24
• 2.2.5 干湿循环与冻融循环24
• 2.3 膨胀试验24-25
• 2.3.1 膨胀指标24
• 2.3.2 试验方案24-25
• 2.3.3 试验结果25
• 2.4 含水率测试25-27
• 2.4.1 含水率25-26
• 2.4.2 试验方案26
• 2.4.3 试验结果26-27
• 2.5 本章小结27-29
• 第3章 GCL和土工膜对植物的生长研究29-47
• 3.1 生态模型试验29-35
• 3.1.1 试验材料与试验场地29-30
• 3.1.2 试验方案30-32
• 3.1.3 试验数据的采集和分析32-35
• 3.2 GCL对植物生长影响分析35-40
• 3.3 土工膜对植物生长影响分析40-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第4章 模拟植物根系穿透GCL的渗透性能47-55
• 4.1 试验仪器与方法47-51
• 4.1.1 试验仪器47-48
• 4.1.2 试样制备48-50
• 4.1.3 试验步骤50-51
• 4.2 试验结果51-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第5章 实际植物根系破坏下的GCL渗透试验55-64
• 5.1 试验仪器与方法55-58
• 5.1.1 试验仪器55
• 5.1.2 操作步骤55-56
• 5.1.3 试验步骤56-58
• 5.2 不同护坡植物根系对GCL渗透系数的影响58-62
• 5.2.1 植物根系的分布情况58-59
• 5.2.2 植物根系作用下GCL的渗透性能59-62
• 5.3 本章小结62-64
• 第6章 结论与展望64-66
• 6.1 结论64-65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69

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