對(duì) - 混合粉質(zhì)粘土和疏浚土填埋場(chǎng)防滲墊層的環(huán)境土工特性研究 - 討論的答復(fù)-

1、1368 巖 土 工 程 學(xué) 報(bào) 2005年對(duì)“混合粉質(zhì)粘土和疏浚土填埋場(chǎng)防滲墊層的環(huán)境土工特性研究”討論的答復(fù)唐曉武1,史成江2,林廷松1,羅春泳3(1.浙江大學(xué)巖土工程研究所,浙江杭州310027;2.浙江省交通設(shè)計(jì)研究院,浙江杭州310005;3.上海交通大學(xué)建工與力學(xué)學(xué)院,上海200030中圖分類號(hào):TU 472.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):10004548(200511136802作者簡(jiǎn)介:唐曉武(1966 ,男,浙江杭州人,博士,教授,博士生導(dǎo)師,從事環(huán)境巖土工程、軟粘土力學(xué)及地基處理、古代土質(zhì)遺址等方面的研究。(1 關(guān)于擴(kuò)散系數(shù)的定義當(dāng)前國(guó)際巖土工程界普遍采用的“擴(kuò)散系數(shù)”是不

2、包含阻滯因子R d 的1。但如何獲得不包含阻滯因子R d 的“擴(kuò)散系數(shù)”一直是個(gè)難題。文獻(xiàn)2第476頁(yè)已講明,只有在滿足吸附反應(yīng)是可逆的,并適合探討文中公式(1、(2的條件下,才能將“表觀擴(kuò)散系數(shù)”和“擴(kuò)散系數(shù)”區(qū)分開(kāi)。疏浚土中有機(jī)質(zhì)含有絡(luò)合基,與金屬離子形成絡(luò)合物后,以離子吸附的形式表現(xiàn)出來(lái),在中性條件下產(chǎn)生沉淀,即在中性條件下具有不可逆性。因此在本試驗(yàn)條件下采用包含阻滯因子R d 項(xiàng)的“表觀擴(kuò)散系數(shù)”具有合理性。原文旨從工程應(yīng)用的角度出發(fā),利用疏浚土中有機(jī)質(zhì)的強(qiáng)吸附性能,研究粉質(zhì)粘土摻入疏浚土后環(huán)境土工特性的提高,“表觀擴(kuò)散系數(shù)”在求解過(guò)程中包括了吸附這一項(xiàng),其結(jié)果能綜合反應(yīng)出吸附對(duì)擴(kuò)散性

3、能的影響。為了避免混淆,需將原文中的“擴(kuò)散系數(shù)”更名為“表觀擴(kuò)散系數(shù)”。(2 關(guān)于擴(kuò)散試驗(yàn)的邊界條件與解析解答擴(kuò)散試驗(yàn)中所用離子溶液均為人工配制,溶液初始濃度誤差很小。試驗(yàn)過(guò)程中為了減小溶液濃度變化造成的誤差,采取了周密的措施。如在擴(kuò)散儀溶液筒上加蓋,以減小試驗(yàn)過(guò)程中蒸發(fā)對(duì)溶液濃度的改變。為了保持溶液上下濃度一致,試驗(yàn)時(shí)連續(xù)以6 r/min 緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌棒。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以推算出土體的吸附與擴(kuò)散等作用對(duì)溶液筒中溶液濃度的影響很小,溶液濃度降低最大不超過(guò)5%。以影響較大的Cu 2+為例,具體估算如下:由原文圖4(b 及表5,溶液離子濃度C = 1000 mg/L ;高度H = 10 cm ;土體

4、試樣的離子濃度按C 0 =500 mg/L 計(jì)算(實(shí)際1.5 cm 深度處濃度已降為200 mg/L ;土體試樣深度按H 1 = 3 cm 計(jì)算(到達(dá)3 cm 后離子濃度已降為0;體積含水率=0.3447;S 為土壤試樣的底面積。則:015%C H S C H S××××× 故離子濃度變化最大不超過(guò)5%。因此在原文試驗(yàn)范圍內(nèi)將擴(kuò)散試驗(yàn)的上部邊界條件(即溶液中離子濃度的變化簡(jiǎn)化成式(5(即可以不考慮溶液中離子濃度的變化是可行的,也便于實(shí)際應(yīng)用。文獻(xiàn)1的確給出了一個(gè)更普遍的準(zhǔn)數(shù)值計(jì)算方法,并開(kāi)發(fā)了相關(guān)POLLUTE 系列程序3,浙江大學(xué)巖土工程研究

5、所也準(zhǔn)備開(kāi)發(fā)類似軟件。(3 關(guān)于擴(kuò)散系數(shù)的合理分布范圍許多文獻(xiàn)所得的擴(kuò)散系數(shù)都比原文要大,但也有一些文獻(xiàn)所提供的數(shù)據(jù)基本與原文相近。一般對(duì)于飽和粉質(zhì)粘土而言,K +擴(kuò)散系數(shù)是相對(duì)較大的,而文獻(xiàn)4所得的擴(kuò)散系數(shù)僅為1.5×10-10 m 2/s 。另外,文獻(xiàn)5按表觀擴(kuò)散系數(shù)方法所得的云母質(zhì)粘土(Micaeous clay 的對(duì)K +的表觀擴(kuò)散系數(shù)為2.5×10-10m 2/s (包含R d ,與原文相同,與原文所得數(shù)據(jù)相差不大。(4 關(guān)于土樣中K +和Cu 2+濃度的測(cè)試方法。以往研究者基本上采用以下兩類試驗(yàn)方法求得土樣孔隙液中的離子濃度,一是化學(xué)萃取方法,二是利用高壓獲取孔

6、隙液。就化學(xué)萃取方法而言,萃取劑一般采用去離子水或酸液。原文中采用酸來(lái)提取孔隙液中的離子,確實(shí)存在同時(shí)提取出土樣所吸附的離子的情況,但影響很小,同時(shí)其所得的結(jié)果也是偏安全的。(5 關(guān)于K +的擴(kuò)散系數(shù)比Cu +的擴(kuò)散系數(shù)小很多的原因。 蛭石、蒙脫石等粘土礦物都具有固定鉀離子的能力,其中蛭石礦物更為明顯,但蛭石與蒙脫石較難區(qū)分6。原文已經(jīng)做了粘土礦物含量測(cè)定。 經(jīng)浙江大學(xué)分析測(cè)試中心x 射線衍射試驗(yàn)按常規(guī)粘土礦物成分測(cè)定方法測(cè)定,得出含8%10%蒙脫石,5%高嶺石(原文表2,而粘粒含量有20%(由顆分試驗(yàn)得到,原文表1,是否含有別的對(duì)于鉀離子有固定作用的礦物成分如蛭石等還不清楚,需進(jìn)一步研究。參

7、考文獻(xiàn):1 Rowe R K, Caers C J, Barone F. Laboratory determination ofdiffusion and distribution coefficients of contaminants using undisturbed clayey soilJ. Canadian Geotechnical Journal, 1988, 25(1: 108118.2 Shackelford C D, Daniel D E. Diffusion in saturated soil. I:BackgroundJ. Journal of Geotechnical

8、 Engineering, ASCE, 1991a, 117(3: 467784.3 Rowe R K, Booker J R. Program POLLUTE GeotechnicalR.Research Centre, University of Western Ontario Report Ontario, Canada: GAEA Environmental Engineering Ltd,第11期討論 13691994.4Goodall D C, Quigley R M. Pollutant migration from twosanitary landfill sites near

9、 Sarnia, OntarioJ. Canadian Geotechnical Journal, 1977, 14(2: 223236.5 Mohamed A M O, Yong R N, Tan B K, et al.Geo-environmental assessment of micaceous soil for its potential use as an engineered Clay barrierJ. Geotechnical Testing Journal, ASTM, 1994, 17(3: 291304.6于天仁.土壤化學(xué)原理.北京:科學(xué)出版社.1987.關(guān)于“復(fù)合土釘

10、墻技術(shù)的研究及應(yīng)用”的討論屠毓敏(浙江大學(xué)土木工程學(xué)系,浙江杭州310027中圖分類號(hào):TU 463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):10004548(200511136902作者簡(jiǎn)介:屠毓敏(1965,男,浙江上虞人,主要從事基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論方面的研究工作。筆者近日學(xué)習(xí)了楊志銀教授等同志撰寫(xiě)的復(fù)合土釘墻技術(shù)的研究及應(yīng)用一文(巖土工程學(xué)報(bào)2005年第2期,以下簡(jiǎn)稱“原文”,文中闡述了復(fù)合土釘墻整體穩(wěn)定性分析方法,并結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行了分析。筆者根據(jù)土釘墻基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的工程經(jīng)驗(yàn),就復(fù)合土釘墻整體穩(wěn)定性的驗(yàn)算問(wèn)題,提出不同的看法,望與原文作者商榷。根據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程(JGJ120-99(

11、以下簡(jiǎn)稱規(guī)程的要求,在進(jìn)行土釘墻設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)對(duì)其整體穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算,其最危險(xiǎn)滑動(dòng)面按圓弧滑動(dòng)法確定,最小安全系數(shù)按簡(jiǎn)單條分法計(jì)算(規(guī)程第6.2.1條,復(fù)合土釘墻的整體穩(wěn)定性也可參考此方法進(jìn)行驗(yàn)算(如原文所述。復(fù)合土釘墻(或土釘墻最小安全系數(shù)的確定取決于最危險(xiǎn)滑動(dòng)面,然而規(guī)程中圖示的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的逸出點(diǎn)通過(guò)坡腳(如圖1所示,這樣誤導(dǎo)廣大工程技術(shù)人員(原文作者也不例外。原文中復(fù)合土釘墻的整體穩(wěn)定性的計(jì)算是建立在原文圖2的基礎(chǔ)之上的,即最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的逸出點(diǎn)通過(guò)基坑側(cè)壁與基底交界處,由此可得復(fù)合土釘墻的最小安全系數(shù)的大小取決于攪拌樁(微型樁的抗剪強(qiáng)度,即原文中的計(jì)算式(2。 圖1規(guī)程土釘墻整體穩(wěn)定性計(jì)算

12、簡(jiǎn)圖以下對(duì)原文中的圖2及計(jì)算式(2作一討論,為便于分析,取基坑開(kāi)挖深度為5.0 m,基坑位于淤泥質(zhì)粘土地層中,地基土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)為c = 10.0 kPa,= 8.0°,重度=17.0 kN/m3,設(shè)計(jì)土釘長(zhǎng)度自上而下依次為10.0 m、12.0 m、12.0 m、10.0 m,水平間距為1.0 m,設(shè)計(jì)土釘直徑為120 mm,土釘錨固體與地基土的極限摩阻力為16 kPa。若采用放坡開(kāi)挖,則其坡度應(yīng)為12.0,此時(shí)最小安全系數(shù)為1.250,其最危險(xiǎn)滑動(dòng)面如圖2所示。由圖2可知,最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的逸出點(diǎn)接近于坡腳。如采用土釘墻,土釘墻坡面坡度為1;0.5。圖3為土釘墻整體穩(wěn)定性分析結(jié)果,圖中圓弧1為不存在土釘墻時(shí)的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面,其最小安全系數(shù)為0.907,圓弧3為該土釘墻基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面,其最小安全系數(shù)為1.252,若最危險(xiǎn)滑動(dòng)面通過(guò)坡腳(如圖中圓弧2,則其安全系數(shù)為1.746。由圖3可知,土釘墻的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面并非通過(guò)坡腳,若用通過(guò)坡腳的滑動(dòng)面來(lái)分析土釘墻的整體穩(wěn)定性,必然會(huì)夸大土釘對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗滑作用,最終導(dǎo)致基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的失