水库底泥絮凝沉降试验方案

水库底泥絮凝沉降试验研究水库底泥是由绞吸式挖泥船等专用设备，将高含水量的泥浆通过管道输送至围区填筑，吹填土泥浆颗粒很细，滤水、脱水时间很长，要经过2-3年的自然沉积时间，淤泥吹填土表面才会形成30~50cm的相对硬壳层，方可开展传统的吹填土地基加固处理，这造成围区地基处理历时较长、造价高。因此，进行加速吹填土自重沉降速率的研究具有重要的生产实践意义。本章利用沉降柱试验研究了吹填淤泥的自重沉降规律和相关的影响因素，研究发现，室内试验泥浆的配置方法、海水中盐分浓度的变化、各类试剂和试剂组合对泥浆沉降性状的影响。一、试验方案1.1试验的土样和水样淤泥土样取自平阳宋埠－西湾围海造地工程现场，土样的天然含水量65%，土颗粒比重2.687，粘粒和胶粒含量占47.6%，为高液限粘土，基本土工物理指标见表4.1.1。水样取自温州宋埠西湾围海造地工程堤防的外侧，取样时间为高潮期，PH值7.73，溶解性盐21616mg/L，以NaCl为主，占81.5%，其它MgCl2、MgSO4和KCl等占18.5%，平阳海水各类离子含量见表4.1.2。表1平阳软土基本土工物理指标土样编号土的基本指标土粒组成平均粒径密度液限塑限塑性指数土粒比重粉粒粘粒胶粒含水量湿干0.075~0.005mm0.005~0.002mm0.002mm-ωρρdωlωpIpGs---d50-%g/cm3g/cm3%%--%%%mm平阳软土65.01.590.9161.229.631.62.7552.422.625.00.0055表4.1.2平阳海水各类离子含量项目名称PHK+Na+Ca²+Mg²+HCO3-SO4²-Cl-NO3-游离CO2-溶性固体含量mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L平阳海水7.73238693024371614715311179218.81.85216161.2沉降试验设备泥浆的配制在1000ml烧杯中进行；泥浆搅拌采用无极可变速电动搅拌机，两片蝶状搅拌头，速度200～250转/分钟，搅拌时间5分钟；沉降设备采用1000mL的量筒，底面积为32cm2；烘干淤泥烘干采用QM-3SP4行星式球磨机研磨后再加水配成泥浆。图1为试验室照片。图1行星式球磨机图2试验室照片1.3沉降试验方法1、泥浆的配制方法本试验中泥浆的配制有两种方法，一是将现场取得淤泥扰动样加适量水搅拌均匀；二是首先将现场取得淤泥扰动样烘干，用研磨机研磨成粉粒（所有研磨样都统一研磨2小时），再加适量水搅拌均匀。各试样的配制方法和搅拌次数相同。本次试验采用第一种方法。2、试剂添加方法(1)、在1000ml烧杯中初步配样。取适量扰动淤泥，质量按式1-1至公式1-3计算，放置1000ml烧杯中，加水至700ml，先手工搅拌使大团粒破碎分散，再电动搅拌5分钟，形成较均匀的泥浆，搅拌过程中泥浆不能有损失。本步骤主要是模拟现场疏浚淤泥的结构遭到充分破坏的情况。ω‘=𝑚𝑤𝑚𝑑（公式1-1）𝑚𝑤𝜌𝑤+𝑚𝑠𝐺𝑠=𝑉（公式1-2）𝑚0=𝑚𝑠·(1+𝜔0)（公式1-3）ω‘——重新配置后土样含水率，%；𝑚𝑤——重新配置后水的质量，g；𝑚𝑑——样品中干土质量，g；𝜌𝑤——水的密度，1g/cm3；𝐺𝑠——粘土的相对密度，取值约为2.70~2.75；𝑉——量筒总体积，1000ml；𝑚0——湿土质量，g；𝜔0——湿土含水率，%。(2)、步骤(1)的泥浆倒入1000ml量筒。所有泥浆都要全部进入量筒，尽量不要使泥浆溅出或其它方式的损失。烧杯要用水多次清洗，直至烧杯干净，且所有清洗用水都要倒入量筒中。烧杯清洗完成后再将量筒中泥浆溶液加水至1000ml。(3)、用特制搅拌棒人工搅拌量筒中泥浆。如不加试剂则连续后上下搅拌100下；如加试剂则先上下搅拌75下，加完试剂后在搅拌上下25下。搅拌过程中泥浆不能有损失。本步骤主要是模拟现场疏浚淤泥管道泵送过程和添加试剂过程。(4)、搅拌结束后即开始计时，观察沉积柱中泥水混合物的沉积过程，并记录土水界面的下降量。二、水库底泥自重沉降试验在前文吹填土自重沉降影响因素试验的基础上，本节试验主要研究SiO2、FeCl3、PAM、AlCl3、粉煤灰、减水剂和水泥等各种试剂组合对吹填土自重沉降性状的影响。1、FeCl3FeCl3投加用量为淤泥干重的0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%。2、阴离子型PAMPAM的投加方式为将1g的PAM缓慢加入1000ml用氨水调好PH（pH=8~10）的水溶液中，搅拌均匀后，分别取1、3、5、10、25、30mlPAM溶液加入泥样中。3、AlCl3/PACAlCl3的投加量为3、5、10、15、25、35、50mmol/L，另外追加一组4gFeCl3作为对比，投加方法均采用湿投。PAC的投加方式为湿投，投加量为0.05、0.1、0.3、0.5、1、3g。注：采用实验室已有的。4、FeCl3/AlCl3+SiO2（未活化）FeCl3+SiO2联合投加试验中，固定FeCl3的用量为2g不变，SiO2投加量为淤泥干重的0.1、0.2、0.4、0.6%，另外追加一组单独加入淤泥干重0.4%的SiO2作为对比。5、FeCl3/AlCl3+PAMFeCl3+PAM复合药剂试验，以2h间隔投加，FeCl3与PAM的投加比例试验采用固定Fe盐用量2g不变，PAM用量为：5、10、25、40、60、100、150mg/L，并另取一组单独加入10mmol/LPAM进行比较。6、FeCl3/AlCl3+粉煤灰FeCl3的用量固定为2g，粉煤灰的用量为淤泥干重的0.5、1、2、3、4、6%。7、PAM+粉煤灰PAM和粉煤灰联合投加试验中，将PAM用量固定为XXg，粉煤灰投加量为淤泥干重的0.5、1、2、3、4、6%。8、FeCl3/AlCl3+水泥+减水剂FeCl3/AlCl3用量固定为XXg，水泥的用量固定为淤泥干重的3%不变，减水剂的投加量分别为0.5、1、3、5、10、15ml/L。以上试剂需查阅文献再进行调整。