本發明屬于土地或巖石的改良領域，涉及一種提高黃土防滲性能的改性方法。

背景技術：

隨著城市化速度的加快，城鎮生活產生的垃圾也越來越多，垃圾的處理問題也越來越嚴峻，傳統的焚燒、堆填等方式會產生大量的污染性氣體和液體，嚴重威脅到人類的生活。因此衛生填埋已經被世界各國公認為安全無污染的處理垃圾的方法。另外，對于煤、金屬等礦產資源在開采過程中產生的尾礦礦渣的處理，最好的方法也是采用衛生填埋。而衛生填埋場的關鍵技術之一就是填埋場襯里的防滲性能。只有襯里層具有較低的滲透性才能有效阻止污染物遷移和氣體擴散，有效防止滲濾對場外環境的污染。眾所周知粘土具有很好的防滲性能，是理想的襯里材料，但是當當地粘土資源缺乏不能滿足防滲性能要求時只能考慮對當地土進行改性處理。

我國是世界上黃土面積分布最廣的國家之一，在西北各地區特別是黃河中游地區粘土匱乏卻廣泛分布著厚度不同、類型復雜的黃土地層。黃土的滲透系數大約在1×10^-3cm/s至1×10^-6cm/s之間，無法滿足填埋場襯里的防滲性能要求。而高嶺土具有很低的滲透性，且我國高嶺土礦點較多，主要分布在北方的東北、西北的石炭-二疊紀煤系中。雖然礦點較為分散且品味不高，用于造紙涂布有天然局限，但是用于改性黃土具有良好的物質基礎和地域優勢。

因此，發明一種提高黃土防滲性能的材料，從理論方面為黃土的防滲性能的提高提供一種新思路，從實際應用角度為黃土防滲滲性能的提高提供一種新材料。

技術實現要素：

為了克服現有技術的上述不足，本發明的目的是提供一種提高黃土防滲性能的改性方法。本發明采用低品位高嶺土提高黃土的防滲性能，就地取材、降低成本、節約資源、保護環境；同時，充分利用高嶺土成分中的高嶺石和蒙脫石能夠與黃土成分發生固化反應的原理，提高黃土的防滲性能，具有良好的經濟效益和社會效益。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種提高黃土防滲性能的改性方法，具體包括下述步驟：

1）將黃土和高嶺土原料烘干，并過1mm篩；

2）將步驟1）烘干、過篩后的黃土與高嶺土按干質量87:13的比例混合均勻；

3）將步驟2）得到的混合物與水按含水率15.2%拌合均勻，放入密封袋中使水分均勻濕化24小時；

4）對步驟3）得到的混合物進行標準擊實，得到干密度為1.68g/cm³的壓實樣，完成對黃土滲透性的改性處理。

所述步驟1）中所用黃土為陜西西安地區黃土。

所述步驟2）中的黃土與高嶺土按干質量87:13配比混合均勻。

所述步驟3）中的將混合物均勻濕化24小時。

所述步驟4）得到含水率為15.2%，干密度為1.68g/cm³的壓實樣。

附圖說明

圖1為變水頭滲透裝置示意圖，qizhong 中，1為滲透容器，2為進水管夾， 3為變水頭管，4為供水瓶，5接水源管，6為排氣水管，7為出水管；

圖2為純黃土滲透系數與滲透持續時間的關系圖；

圖3為高嶺土改性黃土滲透系數與滲透持續時間的關系圖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明作進一步闡述，但本發明不局限于以下實施例。

實施例1

一種提高黃土防滲性能的改性方法

水泥窯灰改性黃土的施工方法，包括下述步驟：

1）將黃土和高嶺土原料烘干，并過1mm篩；

2）取烘干、過篩后的黃土870g、高嶺土130g，混合均勻；

3）向混合均勻的黃土-高嶺土混合物加蒸餾水152g，配成含水率15.2%的混合物并拌合均勻，放入密封袋中使水分均勻濕化24小時；

4）對均勻濕化的黃土-高嶺土混合物進行標準擊實，所用錘重為2.5kg，錘底面積19.64cm²，落距為30cm，分三層擊實，每層25擊，得到干密度為1.68g/cm³的試樣，完成對黃土滲透性的改性處理。

實施例2

高嶺土改性黃土對防滲性能的影響

為檢驗高嶺土對黃土防滲性能的改性效果，利用變水頭滲透裝置對實施例1中的純黃土試樣和經高嶺土改性處理后的混合土樣進行變水頭滲透試驗。其中，變水頭滲透裝置如圖1所示，具體試驗過程如下：

1）將純黃土和改性黃土分別制備成直徑61.8cm，高2cm的試樣；

2）將裝有試樣的環刀裝入滲透容器，用螺母旋緊，要求密封至不漏水不漏氣；

3）將滲透容器的進水口與變水頭管連接，利用供水瓶中的蒸餾水向進水管注滿水，并滲入滲透容器，開排氣閥們，排除滲透容器底部的空氣，至溢出水中無氣泡，關排水閥們，放平滲透容器，關進水管夾；

4）向變水頭管注蒸餾水，使水面升至預定高度，水頭高度2m，待水位穩定后切斷水源，開進水管夾，使水通過試樣，當出水口有水溢出時開始測記變水頭管中起始水頭高度H₁和起始時間t₁，6小時后記錄一次測記水頭和時間變化，12小時后再記錄一次，之后每12小時記錄一次。

5）將變水頭管中的水位變換高度，待水位穩定再進行測記水頭和時間的變化，重復試驗6次，不同開始水頭下測定的滲透系數在允許差值范圍內，測記變水頭管中終止水頭高度H₂和終止時間t₂，結束試驗。

用公式（Ⅰ）計算變水頭滲透系數，公式（Ⅰ）如下所示：

式中，a為變水頭管的短面積（cm²）；2.3為變換因數；L為滲流路徑，即試樣高度（cm）；t₁為測讀水頭的起始時間（s）；t₂為測讀水頭的終止時間（s）；H₁為起始水頭高度（cm）；H₂為終止水頭高度（cm）。

測試結果如圖2、圖3所示，其中，圖2為純黃土滲透系數與滲透持續時間的關系圖，圖3為高嶺土改性黃土滲透系數與滲透持續時間的關系圖。

以上實驗結果表明，處理前黃土滲透系數穩定在8.0×10^-5cm/s左右，不能滿足填埋場對襯里防滲性能的要求；經高嶺土處理后的黃土試樣滲透系數穩定值在3.2×10^-8cm/s左右，滲透系數明顯降低，防滲性能大幅提高，能夠滿足填埋場對襯里防滲性能的要求。