[发明专利]微纤维增强作用下纳米硅溶胶快速渗透加固砂土的方法

权利要求书

1.一种微纤维增强作用下纳米硅溶胶快速渗透加固砂土的方法，其特征在于：在第一容器中放入碱性纳米硅溶胶，然后滴入醋酸使碱性纳米硅溶胶变为酸性，然后加入干燥的木质纤维并使木质纤维均匀分散在纳米硅溶胶中，最后通过水泵将混有醋酸和木质纤维的纳米硅溶胶注入砂土中，等待纳米硅溶胶形成凝胶从而加固土体，所述纳米硅溶胶中二氧化硅颗粒的质量百分比为10％～40％，所述木质纤维占纳米硅溶胶的质量百分比为0.01％～0.05％；

所述碱性纳米硅溶胶溶液为纳米级的二氧化硅颗粒分散在氢氧化钠溶液中，二氧化硅颗粒的粒径为10～20nm；

所述木质纤维长度小于1mm，密度为1.3～1.5g/cm³。

2.根据权利要求1所述的一种微纤维增强作用下纳米硅溶胶快速渗透加固砂土的方法，其特征在于：所述滴入醋 酸使碱性纳米硅溶胶变为酸性，指滴入醋酸从而调节PH值至5.0-5.5。

3.根据权利要求1所述的一种微纤维增强作用下纳米硅溶胶快速渗透加固砂土的方法，其特征在于：木质纤维均匀分散在纳米硅溶胶中的方法为将混有醋酸和木质纤维的纳米硅溶胶搅拌60分钟，这里搅拌的方法选择为磁力搅拌，即在容器内的底部放置第一磁铁条，而在容器底部外的下方放置第二磁铁条，第二磁铁条和电动机连接，用电动机驱动第二磁铁条旋转，第一磁铁条在第二磁铁条磁场的作用下发生旋转，这样第一磁铁条在容器内对纳米硅溶胶进行搅拌。

4.根据权利要求1所述的一种微纤维增强作用下纳米硅溶胶快速渗透加固砂土的方法，其特征在于：纳米硅溶胶中二氧化硅颗粒的质量百分比为20％，木质纤维占纳米硅溶胶的质量百分比为0.03％。

5.根据权利要求1所述的一种微纤维增强作用下纳米硅溶胶快速渗透加固砂土的方法，其特征在于：给出偏应力峰值强度随木质纤维浓度和水平向围压变化的公式，首先定义如下变量：

σ₁：三轴试验里轴向破坏应力

σ₃：水平向围压

σ_deviator：偏应力峰值强度

x：木质纤维浓度百分比

c：粘聚力

内摩擦角

和粘聚力和纤维浓度关系公式中的系数

和内摩擦角和纤维浓度关系公式中的系数

设三轴试验里，求σ_deviator的公式为：

σ_deviator＝σ₁-σ₃ (1)

在(1)式中，求取三轴试验里轴向破坏应力为σ₁的公式为：

在(2)式中，粘聚力c和内摩擦角都为纤维浓度百分比的函数，因此只要知道纤维浓度百分比就可以确定粘聚力和内摩擦角，然后结合围压就可以求得轴向破坏应力σ₁；

设x为木质纤维浓度百分比；

设粘聚力c为x函数，且设和为函数里的系数，有:

设内摩擦角为x函数，且设和为函数里的系数，有:

因此，在已知木质纤维浓度x的情况下，可以由式(3)和式(4)计算得到粘聚力c和内摩擦角然后将粘聚力c和内摩擦角以及已知的水平向围压σ₃代入式(2)后求得轴向破坏应力为σ₁，最后将σ₁和σ₃代入式(1)得到偏应力峰值强度σ_deviator。