水资源常见问题

水资源的常见问题

• 如何确定堤防上游护坡的水泥土厚度?

  典型的水泥土护坡厚度设计取决于拟应用的严重程度和施工方法。水泥土可以放置在靠近斜坡(阶梯)或平行于斜坡(板)的水平升降机中以保护斜坡。十博安全吗PCA指南的阶梯和电镀施工方法总结如下。
  
  楼梯施工方法
  
  应使用阶梯施工方法构建暴露于中度至重度波动或高速横向流的堤防斜坡的土壤水泥。为了确定所需的最小厚度，设计人员应考虑所提出的土壤 - 水泥和所有可能的负载条件的密度，包括但由于在快速缩减期间可能发生的波动和静水压力而受到限制。然后将厚度确定为确保土壤 - 水泥重量足够重，以抵抗所有向上的力。在确定土水泥厚度时，设计者还应包括额外牺牲土壤水泥的形式的安全因子，以考虑表面材料的磨损或损失，这可能特别是如果抬起边缘是未格式化的或不压实的高密度或结构暴露于严重的冻融作用。根据过去50年的土壤水泥银行保护项目的性能，大部分表面磨损和物质损失将在第一次服务中发生。
  
  在许多项目中，基于结构分析的所需厚度将小于路堤斜坡，提升厚度和施工设备的厚度。大多数项目的楼梯施工已经通过大约8英尺宽的土壤 - 水泥提升8至9英尺（2.4 - 2.7米）宽，厚度为6至12英寸（150-300毫米）。对于斜坡，范围为2H：1V至4H：1V，垂直​​于斜坡测量的土壤水泥的所得厚度将在2到2.5英尺之间（0.6-0.8米）。（图1）。这种厚度与床上用品设计的典型岩石撕裂相比有利地比较。如果需要，通过放置较窄的宽度，可以减小整体厚度。在一些项目中，使用传送带或其他放置方法将升力宽度降低至6英尺。（1.8米）或更少。
  
  电镀施工方法
  
  结构的电镀方法可以在斜坡上使用3H：1V或在未暴露于严重应用的项目上奉承。虽然这种方法已被用于一些项目，但是斜坡陡峭为2.5h：1V，但通常不建议在沉降的斜坡上，因为放置和压实难度。陡峭的斜坡需要使用从嵴工作的较轻的压实设备或附加的电缆支撑的设备，以保持振动辊的稳定性。
  
  与阶梯施工的结构要求类似，电镀方法的所需厚度通常是基于结构分析，考虑到所有可能的载荷条件，并考虑到结构预期使用寿命期间可能的表面材料损失。分析应包括但不限于由于快速下降和波浪作用引起的静水压力上升。
  
  有关水泥土设计和施工方法的详细信息，请参阅PCA出版物EB203，“水泥土水资源应用指南”。十博安全吗

• 在水泥土应用中，集料的使用如何影响侵蚀和耐磨性?

  在水资源应用中，土壤水泥的侵蚀可以定义为水运动使材料逐渐解体。磨蚀可以定义为表面的磨损由水和水性颗粒的作用。

  评估土壤水泥的侵蚀和耐磨性的实验室研究早在1942年就开始了。最早的测试是在俄克拉荷马州农工学院(现俄克拉荷马州立大学)的土木工程系进行的。1970年代初在PCA进行了其他研究，1980年代初在十博安全吗美国和加拿大的三所大学进行了研究。

  在这些研究中，使用不同类型的土壤制造的土壤水泥样品进行：

  • 标准ASTM D559（湿干）和ASTM D560（冻融）耐久性测试，

  • 抗压强度测试,

  • 水携带砾石,

  • 破浪，撞击碎片，还有

  • 不同水速度的水射流。

  通常，这些研究得出结论，通过使用较粗糙的材料作为聚集体或添加砾石，可以显着改善暴露于携带水上颗粒的土壤水泥的腐蚀和耐磨性。通过增加水泥含量也可以提高腐蚀性抗性。这些方法改善了土壤水泥的强度。与混凝土类似，土壤水泥的强度随着时间的推移继续增加。结果，土壤 - 水泥将继续增加效率。

  由于现场应用中的大多数土壤水泥混合物含有非常小的粗骨料，因此土壤水泥侵蚀抗性在大多数情况下由水泥浆料的抗压强度控制。十博安全吗PCA建议基于耐久性试验或最小7天的抗压强度来确定土壤水泥的足够水泥含量，与耐用性相关。根据暴露条件，典型设计将需要最少7天的非整合抗压强度为750psi（5.2MPa）。有些机构指定额外2％的水泥被添加以考虑与建筑有关的变化。

  实验室测试结果和现场性能表明，适当设计的土壤 - 水泥可以承受清洁水的流量，速度为20英尺/秒（6米/秒）损坏。此外，甚至没有空气夹带的充分强度和耐用性设计的土壤 - 水泥可以抵抗波动，流动水和冻融周期造成的长期侵蚀影响，流动水和冻融循环一点劣化。

  对于较高的流速或携带磨料水颗粒，应提高抗压强度或使用不同的材料，如碾压混凝土。增加暴露在更严重侵蚀条件下的土壤水泥强度的方法包括修改混合比例，包括增加水泥含量和/或改变成一个更粗、更优级配的集料。在粉砂土中简单地添加20%或以上的砾石成分可以显著提高强度和抗侵蚀性。

• 碾压混凝土大坝使用的面层系统有哪些不同类型?

  碾压混凝土大坝采用了各种各样的上游和下游面层系统。上游饰面系统由传统混凝土、预制混凝土、外部土工膜镀层和富浆碾压混凝土组成。下游饰面系统也相当多样化，包括未饰面的碾压混凝土、与碾压混凝土同时浇筑或在碾压混凝土浇筑之后浇筑的传统混凝土。下游面的暴露表面通常配置为连续的斜坡或台阶表面。溢流段常采用阶梯式结构，为溢洪道水流提供额外的消能效益。
  
  尽管为新大坝选择的面层系统类型是特定的，并基于一些标准，所有成功的碾压混凝土大坝面层系统都有一个共同点——它们不妨碍高碾压混凝土浇筑率的潜力。在选择碾压混凝土坝的面板系统时，这应该始终是一个考虑因素。碾压混凝土大坝面层系统的选择还必须考虑设施的预期目的、运行和性能标准、当地气候条件、材料可用性、大坝规模、业主偏好和公众看法。一般的选择标准应基于许多因素，包括施工性、水密性、耐久性、外观和成本。一般的选择标准将而且应该在大坝的上游和下游面之间有所不同。
  
  为了全面看看各种类型的面向系统，选择面向系统，特殊网站和结构注意事项的一般标准以及面向系统构建的当前趋势是指PCA出版物十博安全吗碾压混凝土大坝和溢洪道的面板系统, EB400。
  

• 泥浆墙如何用来解决堤坝的渗漏问题？

  自20世纪40年代浆料截止墙被用作渗流障碍以限制水平的水流，并为坝和坝休息的基础提供额外的稳定性。这两个最常见的非结构浆料壁被称为土壤- 苯烯钛矿（Sb）和水泥 - 膨润土（CB）。两种类型需要挖沟和放置Sb或Cb回填以形成截止墙。在Sb方法中，在挖掘过程中倒入沟槽中的膨润土水浆料以提供临时侧壁支撑。在沟槽被挖掘到其所需深度之后，将土壤，膨润土和水的混合物放入沟槽膨胀膨润土水浆料中。在Cb方法中，在倒入沟槽之前，将水泥加入到膨润土水浆中。除了用作稳定流体以在挖掘过程中保持开放式沟槽，CB浆料仍然设立并形成永久截止墙。
  
  几十年来，泥浆防渗墙一直被用来控制大坝和堤防的渗透。它还被用作减少池塘渗漏的有效屏障。20世纪80年代初，美国环境保护局开始批准泥浆防渗墙应用于废物管理，以控制受污染场地的地下水流动。随着人们对许多不充分和高危险性堤防的认识的提高，这种技术经常被考虑用于堤防的修复。加州萨克拉门托已经完成了几个项目。其中一个堤坝稳定方案列在西萨克拉门托市的网站上。http://www.westsacfloodprotection.com/pdfs/CityLightsFloodEdition.pdf
  
  根据项目要求，加固堤坝可能需要安装防渗墙以控制地下水渗漏和防止管道损坏，在上游和下游两侧添加材料以提高稳定性，以及/或提高堤坝以增加容量。
  
  设计堤坝泥浆墙时通常考虑的参数是渗透性、强度和变形性。强度通常不是主要因素，大多数项目要求CB混合物在28天内的抗压强度低于100 psi(我认为需要的强度仅为50 psi，以保持墙体的延性)。
  
  如需更多有关泥浆防渗墙的技术信息，建议出版以下刊物:
  
  •浆液墙:设计，施工和质量控制，ASTM STP1129，电子格式可在http://www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/STP/SOURCE_PAGES/STP1129.htm
  

• 如何利用土壤方法将碾压混凝土混合用于水资源的应用?

  随着碾压混凝土(RCC)的普及，许多来自不同领域的专业人士都在设计碾压混凝土混合物。因为碾压混凝土是一种干混合料，像受控的粒状填料一样被压实，因为碾压混凝土在养护后表现出像混凝土一样的性能，所以有两种方法来配合比碾压混凝土混合物:土方法和混凝土方法。一般来说，具有岩土工程背景的专业人员倾向于采用土壤方法，而熟悉混凝土配合比的专业人员倾向于采用混凝土方法。
  
  土壤方法概述如下步骤:
  •骨料的选择;
  •估算试验混合物的水泥内容范围;
  •对一种含有中等胶凝含量的碾压混凝土混合物进行改良的普罗克托测试，并确定最大干密度和最佳含水率;
  •成型和测试圆柱标本;和
  根据测试结果和项目要求确定胶凝剂含量。
  
  首先，要选择合适的骨料。由于送到现场的骨料是碾压混凝土中最昂贵的成分，所以建议检查工作现场附近可能的骨料来源，如果根据项目规模和现场地质情况进行合理判断，则应考虑现场开采和处理。对于大多数项目，设计师选择符合ASTM C33对混凝土骨料要求的耐用骨料。级配良好的集料可以减少偏析，达到高密度和高强度。
  
  下一步是确定水泥和火山灰的量(如果使用火山灰的话)。在大多数项目中，水泥为I/II型硅酸盐水泥，火山灰为F或c级粉煤灰。在土法中，胶凝材料用骨料干重的百分比表示。在实验室中进行了一系列使用不同胶凝量的试验混合料。基于对可用骨料、碾压混凝土强度、耐久性和热要求的经验和知识，经验丰富的专业人员可以估计一系列试验混合料的胶凝含量。然后，使用中档水泥含量的碾压混凝土混合料，开发了修正的普罗克托压实曲线(ASTM D1557)。由该曲线确定了混合料的最佳含水率和最大干密度。
  当混合料在略高于最佳含水率的条件下压实时，可获得更高的碾压混凝土湿密度。同时考虑到现场的蒸发，碾压混凝土配合比设计一般选择高于最佳含水率0.5 - 1.0%的设计含水率。
  
  接下来，混合试用批次，并在不同的水泥内容物中制造一系列测试气缸。应使用至少三种水泥内容物：中档和高于中档的10至15％。至少两个气缸应为每个水泥含量和每个测试时代模制。
  有几种方法可以用来制作试样。这些包括振动锤(ASTM C1435)，改进的Proctor (ASTM D1557)，或气动捣固器。一般而言，振动锤法是土体混合配合比中最常用的方法。下面列出的参考文献详细讨论了所有方法。
  在规定的固化期后，模压圆筒进行抗压强度(ASTMC 39)和/或劈裂抗拉强度(ASTM C496)测试。钢瓶也可用于测定固化碾压混凝土的密度。强度试验根据项目要求在不同的年龄进行。绘制试验结果，绘制龄期-强度曲线，并从中选择满足工程要求的胶凝量。
  
  引用:
  1.10bet游艺场官网硅酸盐水泥协会出版物EB218, 2002，碾压混凝土溢洪道和溢流防护设计手册，第7章
  2. Y.K.Choi和J.L.新郎，“RCC混合设计 - 土壤方法”。土木工程材料杂志，2001年1月/ 2月，PP。71-76
  3.10bet游艺场官网波特兰水泥协会出版物IS541，“碾压混凝土密度:原则和实践”。“2004
  4.波10bet游艺场官网特兰水泥协会出版物EB215.02,2000，滚筒压实混凝土质量控制手册，PP。7-18
  5.10bet游艺场官网硅酸盐水泥协会出版物EB225.01, 2003，小型碾压混凝土坝设计手册，第8章
  

• 什么是“含沙污垢差”，在土壤 - 水泥应用之前，如何检测它们？

  在水泥土施工中，发现某些类型的砂土不能用正常数量的硅酸盐水泥成功地处理。这些类型的土壤将经历较低的抗压强度，然后根据土壤的级配预期。虽然黑色或深褐色的土壤是反应不良的沙土潜在的良好指标，但外观本身不应作为唯一的指标。反应不良的沙土，通常是酸性的和/或有机含量高的，主要出现在美国北部的冰原地区和东部和东南部沿海地区的偏远地区。有机含量和低pH值本身并不构成反应不良的砂的明确指示。然而，有机含量大于2%或pH值低于5.3的砂土一般不会与水泥发生正常反应1。
  
  必须进行实验室试验，以检测这些类型的砂土的存在。可采用标准ASTM-AASHTO湿润和干燥2、冷冻和融化3试验方法;然而，这些测试需要一个多月才能完成。对于砂土十博安全吗，PCA的“捷径”测试程序4也可以使用，但是这个程序需要7天的抗压强度才能完成。这些程序是在20世纪50年代发展起来的，即使在今天也被广泛用于确定耐久水泥土的适当水泥含量。
  通过罗宾斯和Mueller5在1950年代后期开发了一种更快地检测砂土的测试方法。试验需要大约一小时，涉及确定土壤以固定或吸收钙的能力。高吸收表明水泥可能无法与土壤正常反应。为了测量土壤的钙的吸收，必须与土壤接触钙离子。使用标准的饱和碳酸钙和碳酸氢钙溶液作为试剂。当用预定量的土壤混合氢氧化钙的标准溶液时，通过滴定溶液中的钙，可以通过溶液滴定钙来确定钙的钙的量。与标准溶液中可用的钙相比，此类钙提供了直接测量土壤的钙吸收能力。在参考文献5中给出了测试程序的完整描述。
  
  减轻砂土反应不良问题的方法包括使用氯化钙和其他化学物质来有效地中和这种不良反应6,7。使用小百分比的氯化钙（CaCl 2）的氯化钙0.6％至1.0重量％的干燥土壤或混合到混合物中的骨料中的混合物中的混合物也在最小化问题方面也有效。研究还表明，添加氯化钠（NaCl）也可能是有效的。
  
  典型的反应不良的沙土位于地表的顶部几英尺处。这些土壤应剥离，并(1)用于除水泥土以外的工作应用，(2)用正常反应的土壤稀释或用上述外加剂处理，或(3)废弃。下伏的正常反应土可以挖掘、堆存和用于水泥土。
  
  引用:
  1.M. D.卡顿，《土壤与水泥土混合物物理关系研究》。公路研究委员会论文集，1940年
  2.密实水泥土混合物湿润和干燥试验方法，ASTM名称:D 559;AASHTO名称:t135
  3.压实土壤 - 水泥混合物的冷冻和解冻试验方法，ASTM指定：D 560;AASHTO指定：T 136
  4.10bet游艺场官网硅酸盐水泥协会出版物EB052.07S, 1992，水泥土实验室手册，第6章
  5.E. G. Robbins和P. E. Muller，“在水泥土应用中识别反应不良的砂土试验的发展”。公路研究委员会，公报267,1960
  6.M. D.卡顿和E. J.毛尔特，“土壤和氯化钙外加剂对水泥土混合物的影响”。公路研究委员会论文集，1943年
  7.T. W. Lambe, A. S. Michael, Za-Chieh Moh，“碱金属化合物改善水泥土”。公路研究委员会，公告241,1960
  

  
  

• 在水泥土护坡应用中，如何确定水泥含量?

  对于早期水泥土上游护坡应用，使用标准干湿试验(ASTM D 559)和冻融耐久性试验(ASTM D560)确定了足够的水泥含量。两项测试都需要一个月的时间完成，而且费用往往很高。根据经验和实验室试验，研究人员发现，对于水泥含量相同的颗粒土，冻融试验的失重量始终大于干湿试验。因此，对于颗粒土，单独采用冻融试验可以获得较好的耐久效果。
  
  然而，今天，大多数水泥含量的测定使用抗压强度作为基本的设计标准。十博安全吗PCA基于1700多组测试建立了7天抗压强度和耐久性之间的关系。平均而言，这项研究得出的结论是:
  
  •大约87％的沙质土壤样品，七天达到600psi（4.14MPa）抗压强度将通过耐用性测试
  
  •在7天内达到750 psi (5.17 MPa)抗压强度的土壤中，约97%将通过耐久性测试。
  
  十博安全吗PCA的抗压强度与耐久性关系导致采用了一种简单的配合比设计方法，只需要一个湿度-密度测试、筛析和7天的抗压强度测试。这些测试可以在大约一周内完成，成本明显低于耐久性测试。值得注意的是，PCA方法是为水泥土路面基础应用开发的。十博安全吗建议通过这些方法确定的水泥含量增加2个百分点，以应对水资源应用中通常遇到的更为严峻的条件。还应注意的是，这种捷径法一般适用于细粒含量不超过35%和塑性不高的砂土。细粒含量超过35%或塑性指数高于8的土壤可能仍然适合水泥土应用，但这些土壤的水泥含量应根据强度和耐久性试验来确定。