[发明专利]一种基于纳米级层状硅酸盐材料的砂土液化防治方法

摘要

本方法是一种基于纳米级层状硅酸盐材料的砂土液化防治方法，本发明公开提出了一种基于纳米级层状硅酸盐材料的微扰动化学灌浆法。该方法利用了纳米材料特有的尺寸效应和特殊的物理化学特性，将其分散于水中形成纳米分散剂。基于纳米颗粒分散剂的流变特性，将其分散于待进行液化防治处理的工程场地中，待一定时间的胶化后形成纳米凝胶体系，将原有的砂土基体改性为纳米复合砂土，从而提高原有可液化场地的抗液化性能。本发明是一种易渗透、微扰动、无污染的新型液化防治方法，弥补了当前液化防治方法的不足，同时实现了纳米科学与工程地质学的交叉融合，有力推动纳米材料在地质灾害防治领域，尤其是地震液化防灾减灾中的应用与创新，具有重要的科学理论价值及工程应用前景。

主权项

一种基于纳米级层状硅酸盐材料的砂土液化防治方法，其特征在于具体步骤如下：(1) 选用适用于液化防治的纳米级层状硅酸盐材料；(2) 制备纳米凝胶体系，确定凝胶时间T₁：(2.1)将步骤(1)选用的纳米级层状硅酸盐材料与水作用形成两相分散体，控制纳米级层状硅酸盐材料占水的质量为3%‑5%，制备纳米分散剂；(2.2)由于不同的纳米分散剂的流变特性和凝胶时间长短不等，因此需要通过流变试验，量测每一种纳米分散剂的粘度和模量随时间的变化，确定纳米凝胶体系形成时间T₁；(3) 制备纳米复合砂土，确定养护时间T₂：(3.1)将步骤(2.1)所制备的纳米分散剂，注入到可液化砂土中，经过T₁后，待纳米凝胶完成，形成纳米复合砂土；(3.2)将形成的纳米复合砂土在常温条件下(25°C)养护，由于形成的纳米复合的抗液化强度会随着养护时间的增加而增加，以此利用动三轴试验，量测不同养护时间下的纳米复合砂土的抗液化强度，得到养护时间和纳米复合砂土抗液化强度的关系，确定达到所需抗液化对应的最短时间即为养护时间T₂；(4) 采用纳米分散剂进行液化场地处理：(4.1)纳米分散剂的制备：根据步骤(2)所得到的建立纳米凝胶体系所要求的纳米颗粒与水的配比，制备处理场地所需的纳米分散剂；(4.2)水井的场地的布置：布置低水头注入井和抽水井，抽水井布置在待处理场地的中央位置，抽水井以注水井为圆心，呈辐射状对称分布；(4.3)纳米分散剂的注入：利用注水井将制备好的纳米分散剂注入到土中，并配合抽水井抽水，形成由处理场地周围向处理场地中心方向运移的水力梯度，控制纳米分散剂在土体孔隙间的运移方向；同时根据砂土的孔隙比和水力传导特性，通过控制抽水井的速度来控制纳米分散剂在土体孔隙间的运移速度；(4.4)经过(2)所确定的凝胶时间T₁后，纳米分散剂胶化形成纳米凝胶体系，并使原有的砂土基体改性为纳米复合砂土；(4.5)根据(3)所确定的养护时间T₂养护将(4.4)形成的纳米复合砂土，以达到所需抗液化强度，完成液化场地的处理。