›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (3): 696-704.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

硅酸钾对遗址土的渗透加固机制及改进特性研究

王彦兵1,王思敬1,李 黎2,王旭东3,李最雄3   

  1. 1. 中国科学院地质与地球物理研究所 中国科学院工程地质力学重点试验室,北京 100029;2. 中国文化遗产研究院,北京 100029; 3. 敦煌研究院,甘肃 敦煌,736200
  • 收稿日期:2013-02-20 出版日期:2014-03-10 发布日期:2014-03-19
  • 作者简介:王彦兵,男,1987年生,博士研究生,主要从事工程地质、岩土力学和土遗址保护等方面的工作
  • 基金资助:

    国家科技支撑计划“中华文明探源及其相关文物保护技术研究”(No.2010BAK67B16)

Research on infiltration reinforcement mechanism and improved properties of potassium silicate for earthen relics soils

WANG Yan-bing1,WANG Si-jing1,LI Li2,WANG Xu-dong3,LI Zui-xiong3   

  1. 1. Key Laboratory of Engineering Geomechanics, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China; 2. Chinese Academy of Cultural Heritage, Beijing 100029, China; 3. Dunhuang Academy, Dunhuang, Gansu 736200, China
  • Received:2013-02-20 Online:2014-03-10 Published:2014-03-19

摘要: 即一定模数硅酸钾溶液,是保护加固土遗址的一种无机化学材料。通过近20年的实践证明,PS材料具有增强遗址土体强度和抵抗外界环境破坏的作用。但PS渗透加固遗址土的微观机制以及加固后遗址土宏观特性的改变如何,并没有取得显著的突破和统一的认识。利用3%体积浓度的PS溶液渗透加固室内击实制备的良渚遗址土试样,渗透初始含水率为13%、17%、19%、21%和25%,并对加固前、后试样进行非饱和直剪、压汞和扫描电镜试验,旨在解决上述两个问题。基于压汞试验得到的双峰孔隙分布模型,提出了PS渗透加固遗址土的两种微观加固机制,并通过扫描电镜试验结果验证了加固机制,同时提出了用于表征两种加固机制指标参数P1和P2。通过研究发现,加固指标P1和P2能够较好地描述在不同含水率下经PS加固试样的相关改进特性如土-水特征曲线和剪切特性的变化规律。研究成果为PS的进一步应用和加固保护土遗址研究提供了新的方法和手段。

关键词: 硅酸钾(PS), 土遗址, 扫描电镜, 压汞试验, 土-水特征曲线

Abstract: PS, a certain modulus potassium silicate, is a kind of inorganic chemistry materials to protect and reinforce earthen relics. It is proved that PS material can enhance soil strength and the resistance of external environment damage by nearly twenty years of practice. However, the reinforcement mechanism and related improvement of macroscopic properties are not fully understood and invested until now. To contribute to this field of research, Liangzhu earthen relics soil specimens with initial water contents of 13%, 17%, 19%, 21% and 25% are reinforced by PS with 3% volume concentration through infiltration method. After that, scanning electron microscope (SEM), mercury intrusion porosimeter (MIP) and direct shear test are employed to compare the difference between unreinforced specimens and reinforced specimens respectively. Based on bimodal pore size distribution obtained by MIP and SEM, two sorts of microcosmic reinforcement mechanisms of PS, which are represented by indexes P1 and P2, are proposed to characterize the two mechanisms. Through the study, the above two indexes of specimens can characterize the variation of improved properties such as shear strength characteristic and soil-water characteristic curve very well at different reinforcement water contents. These conclusions provide a further research method and means for the application of PS material.

Key words: potassium silicate (PS), earthen relics, scanning electron microscope, mercury intrusion test, soil-water characteristic curve

中图分类号: 

  • K878
[1] 陈仁朋, 王朋飞, 刘鹏, 程威, 康馨, 杨微, . 路基煤矸石填料土-水特征曲线试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 372-378.
[2] 孙红, 宋春雨, 滕慕薇, 葛修润. 加荷条件下软黏土的孔隙演化特征[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 141-146.
[3] 和法国, 吕燃, 粟华忠, 周瑾, 张景科, 王南, . SH材料加固夯筑遗址土耐久性试验及机理研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 297-307.
[4] 雷华阳, 胡垚, 雷尚华, 祁子洋, 许英刚, . 增压式真空预压加固吹填超软土微观结构特征分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 32-40.
[5] 崔凯, 黄井镜, 谌文武, 王东华, 韩宁, . 生石灰为掺料的土遗址锚固浆液选型和性能研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2183-2191.
[6] 陶高梁, 吴小康, 甘世朝, 肖衡林, 马 强, 罗晨晨, . 不同初始孔隙比下非饱和黏土渗透性 试验研究及模型预测[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1761-1770.
[7] 郑国锋, 郭晓霞, 邵龙潭, . 基于状态曲面的非饱和土强度准则及其验证[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1441-1448.
[8] 张景科, 单婷婷, 王玉超, 王 南, 樊 孟, 赵林毅, . 土遗址锚固土体-浆体(CGN+C)界面力学性能[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 903-912.
[9] 任克彬, 王 博, 李新明, 尹 松, . 毛细水干湿循环作用下土遗址的强度特性 与孔隙分布特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 962-970.
[10] 谌文武, 张起勇, 刘宏伟, . SH固土剂在遗址土中的渗透注浆扩散规律[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 429-435.
[11] 崔凯, 冯飞, 谌文武, 汪小海, 程富强, . 生石灰为掺料的土遗址裂隙注浆浆液结石体 力学兼容性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4627-4636.
[12] 李明玉, 孙文静. 黏土掺入生物炭后的持水特性及其影响机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4722-4730.
[13] 费锁柱, 谭晓慧, 孙志豪, 杜林枫. 基于微结构模拟的土体自相关距离分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4751-4758.
[14] 朱振南, 田 红, 董楠楠, 窦 斌, 陈 劲, 张 宇, 王炳红, . 高温花岗岩遇水冷却后物理力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 169-176.
[15] 裴强强,王旭东,郭青林,张 博,赵国靖,赵建忠, . 干旱环境下土遗址夯补支顶加固变形机制室内试验研究[J]. , 2018, 39(8): 2755-2764.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 谭贤君,陈卫忠,杨建平,杨春和. 盐岩储气库温度-渗流-应力-损伤耦合模型研究[J]. , 2009, 30(12): 3633 -3641 .
[2] 魏 星,王 刚,余志灵. 交通荷载下软土地基长期沉降的有限元法[J]. , 2010, 31(6): 2011 -2015 .
[3] 温世亿,李静,苏霞,姚雄. 复杂应力条件下围岩破坏的细观特征研究[J]. , 2010, 31(8): 2399 -2406 .
[4] 毛 宁,张尧亮. 经验公式简便求法典型实例[J]. , 2010, 31(9): 2978 -2982 .
[5] 刘 杰,李建林,屈建军,陈 星,李剑武,骆世威. 基于卸荷岩体力学的大岗山坝肩边坡水平位移发育的多因素影响分析[J]. , 2010, 31(11): 3619 -3626 .
[6] 李伟华,赵成刚,杜楠馨. 软弱饱和土夹层对地铁车站地震响应的影响分析[J]. , 2010, 31(12): 3958 -3963 .
[7] 韩现民. 西格二线关角隧道浅埋砂层段施工技术及力学效应研究[J]. , 2010, 31(S2): 297 -302 .
[8] 蒋臻蔚,彭建兵,王启耀. 西安市地铁3号线不良地质问题及对策研究[J]. , 2010, 31(S2): 317 -321 .
[9] 刘用海,朱向荣,常林越. 基于Casagrande法数学分析确定先期固结压力[J]. , 2009, 30(1): 211 -214 .
[10] 祝 磊,洪宝宁. 粉状煤系土的物理力学特性[J]. , 2009, 30(5): 1317 -1322 .