一种隔离屏障与基岩接缝处允许最大缝隙宽度的测量方法

本发明属于环境岩土，具体涉及一种隔离屏障与基岩接缝处允许最大缝隙宽度的测量方法。

背景技术：

1、对于目前现状来说，使用技术手段防止污染物渗流迫在眉睫。在污染场地修复过程中,通常需采用具有低渗透性的竖向隔离屏障对污染区域进行隔离,以阻止污染物扩散迁移。但是在实际施工过程中时常出现污染物在隔离屏障与原位土交接处出现渗漏的问题。

2、因此，针对上述技术问题，有必要提供一种隔离屏障与基岩接缝处允许最大缝隙宽度的计算方法，为在不影响隔离屏障渗透系数的条件下对施工过程中控制基岩与隔离屏障之间的缝隙宽度提供理论指导。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种隔离屏障与基岩接缝处允许最大缝隙宽度的测量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明目的是这样实现的：一种隔离屏障与基岩接缝处允许最大缝隙宽度的测量方法，其特征在于：所述测量方法包括以下步骤：

3、步骤(1)：得到材料的渗透系数k；

4、步骤(2)：确定材料满足渗透终止条件的渗流量q和对应的时间t；

5、步骤(3)：建立混合材料的渗透系数、流量之间的方程组，求解混合材料接触面允许的最大宽度。

6、优选的，所述步骤(1)得到材料的渗透系数k具体操作如下：

7、通过测量单个材料满足渗透终止条件的渗流量、渗径、试样截面面积、水位差、满足对应渗流量所需要的时间确定渗透系数k，渗透系数k的公式如下：

8、

9、其中，q为满足规范astm d5084中的达到渗透终止条件的pvf，pvf为孔隙体积流量；l为渗透试样的渗径，一般指渗透试样固结完成后的高度；a为渗透试样的截面面积；δh为平均水位差；δt为达到渗流量q时的所需时间。

10、优选的，所述步骤(2)中渗流量q通过三联柔性壁渗透仪试验仪器获得。

11、优选的，所述步骤(3)中建立混合材料的渗透系数基于相邻材料之间截面不发生反应，建立混合材料的流量与渗透系数的方程组，推导出接缝允许最大宽度的公式：

12、

13、其中，qr为材料实际情况下时间t内流经试样的渗流量、qt为材料理论情况下时间t内流经试样的渗流量；l为渗径；k为隔离屏障满足渗透性要求的最大渗透系数；δt为满足理论渗透终止条件所需要的时间；δh为平均水头差；d为柔性壁试样的直径。

14、优选的，所述步骤(3)中渗透试样材料布局根据推导公式是由两种材料组成，若含有三种及以上的材料则需要根据公式推导流程重新推导。

15、优选的，所述步骤(2)中渗透实验的渗流量q所使用的渗透试样为内径7cm，横截面积38.4845cm2的柔性壁标准试样。

16、优选的，所述水位差在保持下游水头不变的情况下通过软件调整上游水头以达到不同水头高度测得渗流速度与水力梯度。

17、优选的，所述步骤(3)中渗透试样材料布局根据推导公式是由两种材料组成，将两种材料分为材料a、材料b，材料a为渗透试样1、材料b为渗透试样2；

18、对于材料a的渗透系数，公式如下：

19、

20、其中，k1为材料a的渗透系数、q1为材料a中达到渗透终止条件的孔隙体积流量、l为渗透试样1的渗径、a为渗透试样1的截面面积；δh为平均水位差；δt1为达到渗流量q1时所需的时间；

21、对于材料b的渗透系数，公式如下：

22、

23、其中，k2为材料a的渗透系数、q2为材料b中达到渗透终止条件的孔隙体积流量、l为渗透试样2的渗径、a为渗透试样2的截面面积；δh为平均水位差；δt2为达到渗流量q2时所需的时间。

24、优选的，所述材料a的渗透试样1通过将水、凹凸棒土与水泥混合，并搅拌均匀，密封放置在温度为20°、湿度为98％的养护箱中养护28d得到；

25、所述材料b的渗透试样2通过将与渗透试样1中同样的凹凸棒土与水泥、基岩组合，密封放置在温度为20°、湿度为98％的养护箱中养护28d得到。

26、与现有技术相比，本发明具有如下改进及优点：1、通过测量不同材料达到渗透终止条件下的渗流量，并根据公式计算出渗透系数，从而推导出隔离屏障与基岩之间接缝处允许的最大宽度的理论公式，为实际工程提供理论支持。

27、2、隔离屏障施工完成后通过本发明方法及现场实测数据推测隔离屏障与基岩之间的平均缝隙宽度，保证了隔离屏障可以在给定的渗透系数要求下工作，减少渗漏问题出现。

技术特征：

1.一种隔离屏障与基岩接缝处允许最大缝隙宽度的测量方法，其特征在于：所述测量方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种隔离屏障与基岩接缝处允许最大缝隙宽度的测量方法，其特征在于：所述步骤(1)得到材料的渗透系数k具体操作如下：

3.根据权利要求1所述的一种隔离屏障与基岩接缝处允许最大缝隙宽度的测量方法，其特征在于：所述步骤(2)中渗流量q通过三联柔性壁渗透仪试验仪器获得。

4.根据权利要求1所述的一种隔离屏障与基岩接缝处允许最大缝隙宽度的测量方法，其特征在于：所述步骤(3)中建立混合材料的渗透系数基于相邻材料之间截面不发生反应，建立混合材料的流量与渗透系数的方程组，推导出接缝允许最大宽度的公式：

5.根据权利要求1所述的一种隔离屏障与基岩接缝处允许最大缝隙宽度的测量方法，其特征在于：所述步骤(3)中渗透试样材料布局根据推导公式是由两种材料组成，若含有三种及以上的材料则需要根据公式推导流程重新推导。

6.根据权利要求1所述的一种隔离屏障与基岩接缝处允许最大缝隙宽度的测量方法，其特征在于：所述步骤(2)中渗透实验的渗流量q所使用的渗透试样为内径7cm，横截面积38.4845cm2的柔性壁标准试样。

7.根据权利要求2所述的一种隔离屏障与基岩接缝处允许最大缝隙宽度的测量方法，其特征在于：所述水位差在保持下游水头不变的情况下通过软件调整上游水头以达到不同水头高度测得渗流速度与水力梯度。

8.根据权利要求5所述的一种隔离屏障与基岩接缝处允许最大缝隙宽度的测量方法，其特征在于：所述步骤(3)中渗透试样材料布局根据推导公式是由两种材料组成，将两种材料分为材料a、材料b，材料a为渗透试样1、材料b为渗透试样2；

9.根据权利要求8所述的一种隔离屏障与基岩接缝处允许最大缝隙宽度的测量方法，其特征在于：所述材料a的渗透试样1通过将水、凹凸棒土与水泥混合，并搅拌均匀，密封放置在温度为20°、湿度为98％的养护箱中养护28d得到；

技术总结
本发明公开了一种隔离屏障与基岩接缝处允许最大缝隙宽度的测量方法，属于环境岩土技术领域；该测量方法包括以下步骤：步骤(1)：得到材料的渗透系数k；步骤(2)：确定材料满足渗透终止条件的渗流量Q和对应的时间t；步骤(3)：建立混合材料的渗透系数、流量之间的方程组，求解混合材料接触面允许的最大宽度。本发明通过测量不同材料达到渗透终止条件下的渗流量，并根据公式计算出渗透系数，从而推导出隔离屏障与基岩之间接缝处允许的最大宽度的理论公式，为实际工程提供理论支持，保证了隔离屏障可以在给定的渗透系数要求下工作，减少渗漏问题出现。

技术研发人员：徐浩青,梁景瑞,杨骁,张文洋,周超,兰瑞,陈建国,施鑫淼,孔德辉,孙涛
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12