[發明專利]淤泥流動狀態的測定方法

在審

• 申請號: 201510273381.5
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104914016A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 黃英豪;董嬋
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G01N11/14
• 分類號: G01N11/14
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 樊文紅

技術領域

本發明涉及水利工程和巖土工程中高含水率疏浚淤泥流動性質的測定，具體是涉及對淤泥流動狀態進行測定的方法。

背景技術

隨著我國水利工程建設及水環境治理工程的加大，河流、湖泊、海洋等底泥的疏浚工程量逐年遞增。例如，太湖底泥的總蓄積量為19.12億m³，其中污染嚴重而需要疏浚的總量超過3500萬m³；江蘇省“十一五”期間斥資了50億元，疏浚了全省8000多條主要河道，總疏浚淤泥量達6億m³；我國每年向海洋中拋棄的疏浚物都在1億m³以上。2015年4月“水十條”政策的發布，必將掀起水環境治理中底泥清淤工程的新一輪高潮。

淤泥在土力學上的定義為在靜水或緩慢的流水環境中沉積，并經生物化學作用形成，其天然含水率大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土。疏浚指經過水力疏挖等技術將沉積底泥吹填到堆場的過程，我國的底泥疏浚通常采用絞吸式挖泥船，通過泥漿泵和輸泥管道將淤泥吹填到劃定堆場，這種方法疏浚出的淤泥固液比僅約1/5，濃度不足20％，具有含水率高、粘粒含量高、壓縮性高及不排水強度低的顯著特點，造成泥漿在堆場中的自重落淤過程緩慢，難以形成密實的土體。

由于疏浚淤泥的含水率高，土力學性質差，長期以來主要靠陸地吹填或海洋拋填處理為主，既浪費了土體資源又可能造成環境污染。近些年，淤泥的資源化利用方法發展迅速，例如燒結制磚、板框壓濾、淤泥固化處理等，其中，固化處理由于處理效率高、適用于大規模淤泥的處理。

無論是淤泥的疏浚過程，還是淤泥的固化處理等方法，淤泥自身的流動性都是決定疏浚和處理的重要環節。例如，對于淤泥的疏浚過程來講，長期在河湖底部沉積的底泥經過鉸刀頭擾動后，底泥以泥漿的形式通過泥漿泵抽取至輸泥管道中，通常為了使得泥漿在管道中流動順暢，淤泥的疏浚濃度即含水率需要控制在一定范圍內，濃度太低，輸泥管道容易堵塞，濃度太高，疏浚效率低下。盡管如此，目前我國疏浚工程界的技術人員僅能憑直觀經驗確定疏浚環節的一些關鍵參數，使得疏浚工程中經常會出現輸泥管道堵塞的問題，嚴重影響疏浚工程進度。同樣，對于淤泥固化工程，無論是目前比較成熟的采用專用固化設備的淤泥固化處理方法，還是剛剛開始研究的淤泥流動化處理方法，淤泥的流動性都是決定淤泥固化效果的重要影響因素。而關于淤泥流動性的測定，國家和行業都沒有專門的測定淤泥流動性的標準，這也就使得工程技術人員認識模糊，無規范可依，導致工程問題的發生。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種流動狀態測定方法，分別對淤泥的流動度和粘滯性進行測定，并根據測定得到的淤泥流動度和粘滯性測定結果，對測定淤泥的流動性大小和流動狀態進行劃分，為相關工程技術人員提供了對淤泥流動性的科學評判方法。

實現本發明目的的技術方案是：淤泥流動狀態的測定方法，包括：

步驟A?測定淤泥粘滯性；

步驟B測定在不同含水率下的流動度；

步驟C根據淤泥的粘滯特性和流動度劃分淤泥的流動狀態；

步驟D對照流動狀態的劃分，根據淤泥含水率確定淤泥的流動狀態。

所述步驟A具體包括：

步驟A1?測定淤泥在各含水率下的粘滯特性；

步驟A2繪制粘滯特性曲線，確定粘滯特性曲線的類型，粘滯特性曲線類型包括牛頓流體粘滯曲線、賓漢姆流體粘滯曲線、冪律流體粘滯曲線和帶屈服值的冪律流體粘滯曲線；

步驟A3根據被測淤泥在不同含水率下的粘滯特性曲線類型轉變的界限含水率，確定淤泥的流限W_F和粘限W_C，其中，流限W_F表示淤泥的粘滯特性從賓漢姆流體到冪律流體轉變的界限含水率，粘限W_C表示淤泥的粘滯特性從賓漢姆流體到牛頓流體轉變的界限含水率；

步驟A4按照土力學中測定土體液塑限的測定方法，確定被測淤泥的液限W_L和塑限W_P，其中，液限W_L為土從流動狀態轉變為可塑狀態（或由可塑狀態到流動狀態）的界限含水率，塑限W_P是指土由可塑狀態過渡到半固體狀態時的界限含水率。土力學中液、塑限的測定一般采用液塑限聯合測定儀，對應錐頭入土17mm為液限，入土2mm為塑限。