水资源常见问题解答

水资源常见问题

• 堤防上游护坡的水泥土厚度如何确定?

  典型的水泥土护坡厚度设计取决于预期应用的严重程度和施工方法. 水泥土可放置在与斜坡相邻的水平升降梯(阶梯)或与斜坡平行的水平升降梯(电镀)中进行护坡。. 阶梯和电镀施工方法的PCA指南总结如下.
  
  阶梯施工法
  
  面对中重度波浪作用或高速横向水流的路堤边坡，应采用阶梯施工法施工.  确定所需的最小厚度, 设计人员应考虑所建议的水泥土密度和所有可能的加载条件, 包括但不限于由于波浪作用和在快速下降过程中可能产生的静水压力而引起的隆起.  然后确定厚度，以确保水泥土的重量足以抵抗所有向上的力.  在测定水泥土厚度时, 设计人员还应考虑到表面材料的磨损或损失，以额外的水泥土牺牲量的形式考虑安全系数, 特别是当抬升边缘未成形或未压实到高密度或结构暴露于严重的冻融作用时，会发生哪种情况. 基于近50年的水泥土护岸工程的表现, 大部分的表面磨损和材料损失将发生在使用的头几年.
  
  在很多项目上, 基于结构分析的所需厚度将小于路堤坡度所决定的厚度, 提升厚度, 施工设备.  大多数项目的台阶施工都是通过大约8英尺宽的设备，放置8至9英尺(2英尺)的土-水泥升降机来完成的.4 - 2.7米宽，6到12英寸(150 - 300毫米)厚.  在斜坡上, 范围从2H:1V到4H:1V, 由此得到的垂直于边坡的水泥土厚度在2到2之间.5英尺(0英尺).6 - 0.8 m).  (图1). 这种厚度比具有层理设计的典型岩石抛石更有利. 如果需要，总厚度可以通过放置更窄的宽度来减小. 在一些项目上, 使用传送带或其他放置方法将升降机宽度减小到6英尺. (1.8米)或以下.  
  
  电镀施工方法
  
  电镀施工方法可用于斜坡3H:1V或更平坦的项目，不暴露于严重的应用.  虽然这种方法已经在一些项目中使用，其中斜坡陡度为2.5H:1V, 一般不建议使用这种陡坡，因为很难放置和压实. 较陡的斜坡需要使用较轻的压实设备或额外的电缆支撑设备从顶部工作，以保持振动压路机的稳定性.
  
  类似于阶梯施工的结构要求, 电镀方法所需的厚度通常是根据结构分析来确定的，考虑到所有可能的加载条件，并考虑到在结构的预期使用寿命期间表面材料可能的损失.  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.
  
  有关水泥土设计及施工方法的详细资料, 参考PCA出版物EB203, 水资源应用土壤-水泥指南.”

• 骨料的使用如何影响水泥土的抗侵蚀和耐磨性?

  在水资源应用中，水泥土的侵蚀可以定义为水运动对材料的逐步分解.  磨蚀作用可以定义为水和水性颗粒对表面的磨损.

  早在1942年，就有实验室研究评估土壤水泥的侵蚀和耐磨性.  最早的测试是在俄克拉何马州土木工程系进行的 & M学院(现为俄克拉荷马州立大学).  1970年代初在PCA进行了其他研究，1980年代初在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成的土壤水泥样品受到:

  • 标准ASTM D559(干湿)和ASTM D560(冻融)耐久性试验，

  • 抗压强度试验;

  • 运水的砾石;

  • 破碎的海浪和撞击的碎片，还有

  • 具有不同水速的水射流.

  一般, 这些研究表明，采用较粗的材料作为骨料或在较细的土壤中添加砾石，可以显著提高土壤水泥土暴露于含水水性颗粒中的抗侵蚀和耐磨性.  增加水泥掺量也可以提高抗侵蚀性能.  这些方法提高了水泥土的强度.  与威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临类似，水泥土的强度随着时间的推移而不断增加. 因此，随着龄期的延长，水泥土的强度将继续增加.

  因为在现场应用的大多数土壤水泥土混合料含有很少的粗骨料, 土壤水泥土的抗侵蚀性能在大多数情况下是由水泥浆体的抗压强度控制的. PCA建议根据耐久性试验或与耐久性相关的至少7天抗压强度来确定土壤水泥的适当水泥含量.  取决于曝光条件, 典型的设计要求至少7天无侧限抗压强度为750 psi (5.2 MPa). 一些机构规定，为了解决施工相关的变化，需要额外添加2%的水泥.

  实验室测试结果和现场性能表明，设计合理的水泥土可以承受高达20英尺/秒(6米/秒)的清水流，几乎不会造成破坏.  也, 水泥土具有足够的强度和耐久性, 即使没有空气夹带, 能抵抗海浪作用造成的长期侵蚀影响吗, 流动的水和冻融循环，几乎没有变质.

  适用于高流速或带水的磨料水性颗粒, 应提高抗压强度或采用碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临等不同材料.  提高暴露在更严重侵蚀条件下的水泥土强度的方法包括改变混合比例, 包括增加水泥含量和/或改为较粗的水泥, 级配更佳的骨料. 只要在粉砂土中加入20%或更多的砾石成分，就可以显著提高强度和抗侵蚀性.

• 碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临大坝有哪些不同类型的面板系统?

  在碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临大坝上，已经使用了各种各样的上游和下游面板系统. 上游面板系统由传统的威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临组成, 带或不带膜衬的预制威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临, 外覆土工膜和富灌浆碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临. 下游面向系统也各不相同, 包括无面碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临, 以及与碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临同时或后续浇筑的常规威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临. 下游表面的暴露表面最通常配置为具有连续的斜坡或阶梯式表面. 溢流段通常采用阶梯式结构，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系统类型是具体地点的，并基于一些标准, 所有成功的碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临大坝面向系统都有一个共同的特点——它们不妨碍碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临高安置率的潜力. 在选择碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临大坝的面系统时，这应该始终是一个考虑因素. 碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临大坝的面板系统的选择也必须考虑设施的预期用途, 操作和性能标准, 当地气候条件, 材料的可用性, 大坝的大小, 主人的偏好, 公众的看法. 一般的选择标准应基于包括可建造性在内的许多因素, 水密性, 耐用性, 外观, 和成本. 一般的选择标准在大坝的上游面和下游面之间应该是不同的.
  
  要全面了解各种类型的面向系统, 选择饰面系统的一般标准, 特殊的场地和结构考虑, 当前面临的系统建设趋势参考PCA出版物 碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临坝面板系统 & 溢洪道, EB400.
  

   

• 如何使用泥浆墙来解决堤坝的渗水问题?

  自20世纪40年代以来，泥浆防渗墙一直被用作防渗屏障，以限制水的水平流动，并为水坝和水坝所依赖的基础提供额外的稳定性..  两种最常见的非结构性浆料墙被称为土-膨润土(SB)和水泥-膨润土(CB)。. 这两种类型都需要挖沟并放置SB或CB回填以形成防渗墙. 在SB方法中, 开挖时向沟内灌入膨润土水浆，提供临时侧墙支撑.  在壕沟挖掘到所需深度之后, 土壤的混合物, 将膨润土和水放入沟槽中，取代膨润土-水浆料.  在CB方法中, 将水泥加入膨润土-水泥浆中，然后倒入沟槽.  除作为稳定液外，还可在开挖过程中保持沟槽开阔, 炭黑浆液仍待建立并形成永久截流墙.
  
  几十年来, 泥浆防渗墙已被用于控制大坝和堤防的渗水. 它也被用作减少池塘泄漏的有效屏障. 20世纪80年代初，美国.S. 环境保护署开始批准在废物管理应用中使用泥浆截流墙，以控制污染地点的地下水流动.  随着最近人们对许多不充分和高危险堤防的认识的提高, 该技术常被用于堤防修复. 在加州萨克拉门托已经完成了几个项目.  西萨克拉门托市网站上列出了其中一个堤坝稳定方案. http://www.westsacfloodprotection.com/pdfs/CityLightsFloodEdition.pdf 
  
  视项目需要而定, 防洪堤稳定可能需要安装防渗墙来控制地下水渗漏和防止管道故障, 在上游和下游增加材料，提高稳定性, 和/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, 强度和变形能力. 强度通常不是主要因素，大多数项目要求小于100 psi(我认为所需的强度仅为50 psi，以保持延性壁)，在28天的CB混合物的抗压强度.
  
  有关泥浆防渗墙的更多技术信息，建议出版以下刊物:
  
  •泥浆壁:设计, 施工及质量控制, ASTM STP1129, 提供电子版本，网址为 http://www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/STP/SOURCE_PAGES/STP1129.htm
  

   

• 水资源应用的碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临混合物如何使用土壤方法按比例分配?

  随着碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临(RCC)的普及, 许多来自不同领域的专业人士正在设计碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临混合料.  因为碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临是一种干混合物，像控制颗粒填料一样压实，因为碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临在养护后表现得像威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临, 碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临配合比有两种方法:土法和威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临法.  一般, 具有岩土工程背景的专业人员倾向于采用土壤方法，熟悉威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临配合比的专业人员倾向于采用威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临方法. 
   
  土壤方法概述如下步骤:
  •骨料的选择;
  估算试验混合料的胶凝含量范围;
  •对一种含有中等胶凝含量的碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临混合物进行改进的Proctor测试，并确定最大干密度和最佳水分含量;
  • Molding and testing cylindrical specimens; and
  •根据测试结果和项目要求确定水泥含量.
  
  首先，要选择合适的骨料.  因为运送到工地的骨料是碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临中最昂贵的成分, 威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临总是建议检查工作现场附近的可能来源, 如果根据项目规模和现场地质情况确定, 应考虑就地开采和加工.  对于大多数项目, 设计师选择符合ASTM C33威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临骨料要求的耐用骨料.  级配良好的骨料需要减少偏析，达到高密度和强度.  
  
  下一步是确定水泥和火山灰的用量(如果使用了火山灰)。.  在大多数项目中，水泥为I/II型硅酸盐水泥，火山灰为F级或C级粉煤灰.  在土壤方法中, 胶凝材料以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成分的试验混合.  基于经验和知识的可用集合, 碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临强度, 耐用性, 以及热要求, 经验丰富的专业人员可以估计出试验混合料的胶凝含量范围.   然后，使用一种中等胶凝含量的碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临混合物，开发了改进的Proctor压实曲线(ASTM D1557).  根据该曲线，确定了混合料的最佳含水率和最大干密度.
  当混合物在略高于最佳含水率的情况下压实时，可获得较高的碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临湿密度.  也允许在现场蒸发，设计水分含量在0.5 to 1.碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临配合比的最佳含水率一般选择在0%以上.
  
  下一个, 混合试验批次，并在不同胶凝含量下制作一系列试验钢瓶.  至少应使用三种胶凝内容物:中等范围和10%至15%以上和低于中等范围. 每种胶凝含量和每种试验龄期至少应模制两个钢瓶.
  有几种方法可以用来制作样品. 这些包括振动锤(ASTM C1435)，改进的Proctor (ASTM D1557)，或气动捣固机.  一般, 振动锤是土方配合比中最常用的方法. 所有方法都在下面列出的参考文献中详细讨论.  
  在规定的养护期后, 模制圆柱体进行抗压强度(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威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临的密度.  根据项目要求，在不同的龄期进行强度测试.  然后将测试结果绘制成龄期-强度曲线，并从曲线中选择符合工程要求的胶凝含量. 
  
  引用:
  1. 威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临出版物EB218, 2002, 碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临溢洪道及溢流防护设计手册, 第七章
  2. Y. K. 崔和J. L. 《碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临配合比设计-土壤方法》.《土木工程材料杂志》，2001年1月/ 2月，第2页. 71-76
  3. 威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临出版物IS541, 碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临密度:原理和实践.” 2004
  4. 威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临出版物EB215.02, 2000，碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临质量控制手册，pp. 7-18
  5. 威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临出版物EB225.01、2003，小型碾压威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临大坝设计手册，第8章
  

   

• 什么是“反应不良的沙质土壤”，如何在土壤-水泥应用之前检测到它们?

  在水泥土施工中, 发现某些类型的沙土不能用正常量的波特兰水泥成功地处理. 这些类型的土壤将经历较低的抗压强度，然后根据土壤的等级预期. 虽然黑色或深棕色的土壤是一个很好的指标，潜在的不良反应的沙质土壤, 不应仅依靠外表作为唯一的指标. 反应不良的沙质土壤, 哪些是典型的酸性和/或有机含量高的, 主要发生在美国北部的冰川地区以及东部和东南部沿海地区的孤立地区.  经确定，有机含量和低pH值本身并不构成不良反应砂的明确指示. 而有机含量大于2%或pH值小于5的沙质土壤.一般不会与水泥发生正常反应. 
  
  必须进行实验室测试以检测这些类型的沙质土壤的存在. 标准ASTM-AASHTO润湿和干燥2和, freezing and thawing3 test methods may be used; 然而, 这些测试需要一个多月才能完成.  PCA对砂土的“捷径”测试程序也可以使用, 但是这个过程需要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，并已被广泛使用, 即使在今天, 确定耐久性水泥土中适当的水泥含量. 
  罗宾斯和穆勒在20世纪50年代末开发了一种更快的检测反应不良的沙质土壤的测试方法.. 该测试大约需要一个小时，包括测定土壤固定或吸收钙的能力. 高吸收率表明水泥可能无法与土壤发生正常反应. 测定土壤对钙的吸收, 钙离子必须与土壤颗粒接触. 使用标准的饱和无碳酸盐氢氧化钙溶液作为试剂. 当氢氧化钙的标准溶液与预定量的土壤混合时, 土壤实际吸收的钙的量可以通过滴定溶液中剩余的钙来测定. 这个量的钙, 与标准溶液中可用的相比, 提供了对土壤钙吸收能力的直接测量. 在参考文献5中给出了测试过程的完整描述.
  
  缓解反应不良的沙质土壤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,7.  使用少量的氯化钙(CaCl2)，用量为0.6 to 1.在干土中加入百分之0的重量，或在混合物中加入正常反应的骨料，也能有效地减少问题.  研究还表明，添加氯化钠(NaCl)也可能有效.  
  
  典型的反应不良的沙质土壤位于地表的顶部几英尺处. 这些土壤应该被剥离，并且(1)在除土壤-水泥以外的应用中使用, (2)用正常反应的土壤稀释或用上述外加剂处理, 或者(3)浪费.   下伏的正常反应土可以被挖掘、储存和用于水泥土. 
  
  引用:
  1. M. D. 《土壤和水泥土混合料的物理关系研究》.”公路研究委员会会议记录，1940
  2. 压实土-水泥混合料干湿试验方法, ASTM Designation: D 559; AASHTO Designation: T 135
  3. 压实水泥土混合料冻融试验方法, ASTM Designation: D 560; AASHTO Designation: T 136
  4. 威斯尼斯人娱乐2299 -威斯尼斯人娱乐2299官方进入 （澳门）有限公司-(中国)NO.1欢迎光临出版物EB052.07S, 1992，土壤-水泥实验室手册，第6章
  5. E. G. 罗宾斯和P. E. 穆勒, “开发一种用于识别在土壤-水泥应用中遇到的不良反应沙土的测试方法。.公路研究委员会，公报267,1960
  6. M. D. 卡顿和E. J. 毡，“土壤和氯化钙外加剂对土壤-水泥混合物的影响”.”公路研究委员会会议记录，1943年
  7. T. W. 拉姆,. S. Michael, moza - chieh，“碱金属化合物对土壤水泥的改善”.公路研究委员会，公报241,1960
  

   

  
  

   

• 如何确定水泥土边坡防护应用中的水泥含量?

  对于早期的上游护坡应用，使用标准干湿(ASTM D 559)和冻融(ASTM D560)耐久性试验确定了足够的水泥含量. 这两项测试都需要大约一个月的时间才能完成，而且往往很昂贵. 根据经验和实验室测试, 研究人员发现，对于具有相同水泥含量的颗粒土壤, 冻融试验始终比干湿试验产生更大的重量损失. 因此, 对于颗粒土, 仅进行冻融试验即可获得较好的耐久性结果. 
  
  今天, 然而, 大多数水泥含量的测定使用抗压强度作为基本设计标准. PCA在大于1的基础上建立了7天抗压强度与耐久性之间的关系,700套测试.  这项研究的平均结论是:
  
  •大约87%的沙质土壤样品达到600 psi (4.14 MPa)的抗压强度在7天内将通过耐久性试验，并且
  
  •约97%的土壤达到750 psi (5.17 MPa)抗压强度在7天内即可通过耐久性试验.
  
  PCA的抗压强度与耐久性关系导致采用了一种只需进行湿密度测试的捷径混合设计方法, 筛分分析, 以及为期7天的抗压强度测试.  这些测试可以在大约一周内完成，成本大大低于耐久性测试. 值得注意的是，PCA方法是为水泥土路面基础应用而开发的.  建议根据这些方法确定的水泥含量增加2个百分点，以考虑到水资源应用中通常遇到的更严重的条件. 还应注意的是，捷径法一般适用于含粉量不超过35%且塑性不强的沙质土壤.  含有超过35%细粒或塑性指数高于8的土壤可能仍然适用于水泥土应用, 但这些土的水泥掺量应根据强度和耐久性试验来确定.