水性聚氨酯與膨潤(rùn)土混合土壤固化試驗(yàn)研究

摘要：為驗(yàn)證混合固化劑溶液對(duì)治理贛南離子型廢棄礦區(qū)土壤水土流失的可行性，以治理贛南離子型稀土廢棄礦區(qū)為例，利用重塑后的廢棄礦區(qū)土樣和水性聚氨酯及膨潤(rùn)土2種固化劑，設(shè)計(jì)10組不同質(zhì)量配比的土壤固化劑試驗(yàn)土樣，進(jìn)行室內(nèi)直剪試驗(yàn)、掃描電鏡試驗(yàn)、土體抗崩解試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：水性聚氨酯與土顆?？尚纬删W(wǎng)膜狀結(jié)構(gòu)，對(duì)土樣黏聚力的提高作用非常明顯，膨潤(rùn)土顆粒細(xì)小易流動(dòng)，能有效填充土顆粒間的孔隙，增強(qiáng)土顆粒間摩擦，且膨潤(rùn)土顆粒的填充對(duì)土樣內(nèi)摩擦角的增大效果顯著。兩者混合使用時(shí)所產(chǎn)生的固化效果不會(huì)相互影響，且土體的抗剪強(qiáng)度明顯高于使用單一固化劑的土樣，在水中的抗崩解能力也優(yōu)于單一固化劑的土樣。綜合可得，混合土壤固化劑溶液對(duì)于治理贛南離子型廢棄礦區(qū)是可行的。

關(guān)鍵詞：水性聚氨酯； 膨潤(rùn)土； 直剪試驗(yàn)； 掃描電鏡試驗(yàn)； 土體抗崩解試驗(yàn)； 贛南離子型廢棄礦區(qū)

中圖法分類(lèi)號(hào)：TU472

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.12.019

文章編號(hào)：1006-0081（2024）12-0113-07

0 引 言

中國(guó)豐富的稀土資源為多方面應(yīng)用提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)［1］。贛南作為南方離子型稀土礦的主要產(chǎn)區(qū)及發(fā)現(xiàn)地，礦點(diǎn)分布較密集，全區(qū)八十多個(gè)礦點(diǎn)的儲(chǔ)量占全國(guó)離子型稀土儲(chǔ)量近30%［2］。

離子型稀土開(kāi)采工藝從最初的池浸、堆浸到現(xiàn)在的原地浸礦［3］，贛南地區(qū)在經(jīng)歷幾十年的傳統(tǒng)工藝開(kāi)采之后，廢棄的離子型稀土礦區(qū)因長(zhǎng)時(shí)間且大量的土壤搬運(yùn)導(dǎo)致地面沉陷、開(kāi)裂以及礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)遭受?chē)?yán)重破壞。嚴(yán)重的水土流失進(jìn)一步加劇了坡體在雨水作用下發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，這些現(xiàn)存環(huán)境問(wèn)題急需解決。

在治理廢棄的離子型稀土礦區(qū)時(shí)，如何有效地提高廢棄場(chǎng)地土壤強(qiáng)度是面臨的棘手問(wèn)題［4］。修復(fù)廢棄礦區(qū)的生態(tài)時(shí)，首先需要恢復(fù)場(chǎng)地植被情況［5-6］，因?yàn)橹参锏母翟谕寥乐锌梢约訌?qiáng)土壤強(qiáng)度，并且有效減少水土流失。但因被浸礦液浸泡過(guò)的土體松散，植物直接種植無(wú)法存活，因此，在治理前期需先恢復(fù)土體固土的能力，使得土體結(jié)構(gòu)不再松散，最常見(jiàn)的是在土壤中加入土壤固化劑。土壤固化劑由有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料制備，是一種對(duì)土壤環(huán)境和植物生長(zhǎng)均無(wú)害的黏合劑，可用來(lái)改善土壤強(qiáng)度，提高土體穩(wěn)定性［7-8］。

關(guān)于國(guó)內(nèi)對(duì)土壤固化劑的研究利用，姚愛(ài)超等［9］使用韓國(guó)N-soil固化劑做了大量室內(nèi)試驗(yàn)，并與國(guó)產(chǎn)GS固化劑效果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其水穩(wěn)定性更優(yōu)，非浸水無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度是GS固化劑強(qiáng)度的1.7倍，對(duì)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和水穩(wěn)定性具有明顯的提高作用。陳明明等［10］以無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究YES等3種離子型土壤固化劑適宜配合比，使得土體整體結(jié)構(gòu)更為密實(shí)，提高土體抗壓強(qiáng)度。姜瑜等［11］研究防膨型土壤固化劑的最佳配合比，以固化土自由膨脹率為指標(biāo)，結(jié)果表明：其最佳配合比在試驗(yàn)路基固化土壓實(shí)度可達(dá)92%～96%，彎沉平均值為104.5 mm，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為2.26 MPa，水穩(wěn)定系數(shù)為84.1%，改善了其路用性能。閻敬［12］提出了一種新的環(huán)保MBER土壤固化劑，可增強(qiáng)土體強(qiáng)度并解決水土流失地區(qū)坡溝防護(hù)中的材料選用問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了坡溝防護(hù)工程的性能材料就地選取和標(biāo)準(zhǔn)化流程施工。以上研究為本文研究混合土壤固化劑對(duì)廢棄礦區(qū)的治理效果提供了理論支撐。

本文通過(guò)直剪試驗(yàn)，研究不同質(zhì)量配比的混合固化劑對(duì)廢棄礦區(qū)土樣的加固效果，并利用掃描電鏡觀測(cè)固化劑對(duì)土樣微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變化，從微觀角度來(lái)驗(yàn)證混合固化劑的加固效果，最后通過(guò)土體的抗崩解試驗(yàn)研究不同質(zhì)量配比的混合固化劑對(duì)土樣抗崩解能力的影響，驗(yàn)證混合固化劑溶液對(duì)治理贛南離子廢棄礦區(qū)土壤水土流失問(wèn)題的可行性。

1 試驗(yàn)材料

1.1 贛南離子型稀土廢棄礦區(qū)土樣

從江西省贛州市定南縣廢棄離子型礦區(qū)取得原狀土樣，并由贛南地質(zhì)工程院對(duì)其基本物理性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)［13］，如表1所示。

將部分廢棄礦區(qū)土樣送至試驗(yàn)烘箱，控制溫度105 ℃持續(xù)8 h烘干，烘干結(jié)束后取500 g冷卻烘干土按照篩分法進(jìn)行土壤粒徑分布測(cè)試。利用土壤篩分結(jié)果繪制土顆粒級(jí)配曲線如圖1所示。

通過(guò)土顆粒級(jí)配曲線，可以確定顆粒級(jí)配的不均勻系數(shù)Cu及曲率系數(shù)Cc，從而判斷出土樣的級(jí)配優(yōu)良情況，一般通過(guò)式（1），（2）來(lái)計(jì)算不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)［14］。

不均勻系數(shù)：

曲率系數(shù)：

式中：d10為有效粒徑，mm，表示小于該粒徑土顆粒的質(zhì)量占土顆粒總質(zhì)量的10%；d30為中值粒徑，mm，表示小于該粒徑土顆粒的質(zhì)量占土顆?？傎|(zhì)量的30%；d60為控制粒徑，mm，表示小于該粒徑土顆粒的質(zhì)量占土顆?？傎|(zhì)量的60%。

不均勻系數(shù)Cu越大，說(shuō)明顆粒之間的大小相差越明顯，土顆粒越不均勻，級(jí)配越好。當(dāng)Cugt;5時(shí)，該土稱(chēng)為不均勻土，反之為均勻土。Cc為該曲線的曲率系數(shù)，反映的是各粒組之間含量的分布情況，當(dāng)Cc的范圍是1～3，級(jí)配連續(xù)，反之不連續(xù)。從工程的觀點(diǎn)看，同時(shí)滿足土的級(jí)配不均勻（Cu≥5）且級(jí)配曲線連續(xù)（Cc=1～3）的土，稱(chēng)為級(jí)配良好的土，若不能同時(shí)滿足上述條件則判定為級(jí)配不良的土［15］。通過(guò)公式計(jì)算該土樣Cu≈4.51，Cc≈0.98，不能同時(shí)滿足上述條件，所以該土樣判定為級(jí)配不良的土。

1.2 土壤固化劑

1.2.1 水性聚氨酯

水性聚氨酯是聚氨酯類(lèi)材料的一種，該材料是以水作為分散介質(zhì)代替有機(jī)溶劑形成的新型聚氨酯體系［16］。在常溫下就可結(jié)膜，方便使用，固化后有較強(qiáng)的彈性、韌性、耐磨性［17］。

1.2.2 膨潤(rùn)土

膨潤(rùn)土又名斑脫巖、膨土巖，是一種主要由蒙脫石組成的黏土巖［18］。其與水溶解度不高，與水混合后會(huì)形成類(lèi)似泥漿的樣子并發(fā)生膨脹。膨潤(rùn)土用手指觸摸光滑，加適量水體積膨脹后有一定的黏性，具有良好的黏結(jié)性和膨脹性，常作為黏結(jié)劑和填充劑被人們廣泛使用［19-20］。其化學(xué)成分如表2所示。

2 直剪試驗(yàn)

直剪試驗(yàn)指通過(guò)直接剪切儀（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“直剪儀”）對(duì)土樣進(jìn)行剪切試驗(yàn)，從而測(cè)定土體的黏聚力與內(nèi)摩擦角指標(biāo)的一種試驗(yàn)方法。

2.1 試驗(yàn)方案

為了避免重塑土樣中因顆粒粒徑相差較大而導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，將烘干后的土顆粒進(jìn)行篩分。通過(guò)粒徑篩分試驗(yàn)可知2 mm及以下的顆粒占土體91.04%，只保留大小在2 mm及以下的土顆粒能有效避免粒徑所帶來(lái)的影響。通過(guò)贛南地質(zhì)工程院的檢測(cè)結(jié)果可知，該礦區(qū)土壤含水率為16.98%。為對(duì)比混合固化劑溶液和單一固化劑對(duì)該離子型廢棄礦區(qū)土壤的影響，將控制每個(gè)土樣的含水率為16.98%，每個(gè)土樣的干土質(zhì)量為80.2 g。

按照每組試驗(yàn)中所需的水性聚氨酯和膨潤(rùn)土進(jìn)行稱(chēng)量后，將水性聚氨酯與水充分混合并加入碳酸氫鈉以及膨潤(rùn)土，迅速攪拌，制成標(biāo)準(zhǔn)的混合溶液。將混合溶液倒入干土中進(jìn)行充分?jǐn)嚢枋蛊渚鶆?，最后將混合土樣放入土樣制備器中制備環(huán)刀土樣。環(huán)刀土樣在相同室內(nèi)環(huán)境下養(yǎng)護(hù)3 d后進(jìn)行直剪快剪試驗(yàn)。添加少量的碳酸氫鈉一方面可調(diào)節(jié)混合溶液的pH值，另一方面可以加速膨潤(rùn)土溶解使其渙散成漿。直剪試驗(yàn)數(shù)據(jù)由ZJ型應(yīng)變控制式直剪儀自動(dòng)采集得出，試驗(yàn)土體強(qiáng)度結(jié)果見(jiàn)表3。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)表3中試驗(yàn)1～3可知，單獨(dú)加入水性聚氨酯和膨潤(rùn)土?xí)r，土樣的黏聚力和內(nèi)摩擦角都有明顯提高，添加膨潤(rùn)土?xí)r對(duì)土樣的內(nèi)摩擦角大小增加更明顯，添加水性聚氨酯時(shí)對(duì)土樣的黏聚力大小增加更明顯（圖2）。試驗(yàn)7土樣的黏聚力為37.2 kPa、內(nèi)摩擦角為32.7°，綜合試驗(yàn)組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)1∶10∶10∶100組的質(zhì)量配比試驗(yàn)對(duì)土樣的固化效果最優(yōu)。

將試驗(yàn)5～7作為對(duì)比組，如圖3所示。發(fā)現(xiàn)當(dāng)水性聚氨酯和膨潤(rùn)土混合加入時(shí)，土樣的黏聚力和內(nèi)摩擦角對(duì)比于加入單一固化劑的土樣有了更顯著的提升，說(shuō)明將兩種固化劑混合后加入土樣對(duì)于土體強(qiáng)度的提升更為顯著。對(duì)比試驗(yàn)9和試驗(yàn)10兩組直剪試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，并不是固化劑濃度越高，土體強(qiáng)度就越強(qiáng)。當(dāng)固化劑濃度太高，土樣的黏聚力和內(nèi)摩擦力反而降低了，對(duì)土體強(qiáng)度的提升反而起到抑制作用。

3 掃描電鏡試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)方案

為進(jìn)一步探究每種固化劑及混合后對(duì)土樣微觀結(jié)構(gòu)的影響，采用掃描電鏡獲取圖像進(jìn)行分析。試驗(yàn)采用的掃描電鏡為荷蘭飛利浦公司生產(chǎn)的XL30W/TMP。

掃描電鏡研究的試樣為直剪試驗(yàn)中試驗(yàn)1（碳酸氫鈉∶水性聚氨酯∶膨潤(rùn)土∶水=1∶0∶0∶100）、試驗(yàn)5（碳酸氫鈉∶水性聚氨酯∶膨潤(rùn)土∶水=1∶10∶0∶100）、試驗(yàn)6（碳酸氫鈉∶水性聚氨酯∶膨潤(rùn)土∶水=1∶0∶10∶100）、試驗(yàn)7（碳酸氫鈉∶水性聚氨酯∶膨潤(rùn)土∶水=1∶10∶10∶100）4組試驗(yàn)中剝?nèi)〉男K。掃描電鏡的觀察需要在真空中進(jìn)行，為避免試驗(yàn)中水分對(duì)試驗(yàn)的影響，掃描前需進(jìn)行真空干燥處理。為使噴金均勻，觀測(cè)效果更好，用導(dǎo)電膠將試樣固定在銅片上，然后用吹風(fēng)機(jī)吹去表面浮動(dòng)顆粒，見(jiàn)圖4。

為對(duì)比兩種固化劑與礦區(qū)土顆粒重塑之后土體的微觀結(jié)構(gòu)變化，采用定性研究的方法從土顆粒及孔隙形貌來(lái)分析土體抗剪強(qiáng)度與不同固化劑固化的效果。本文選取掃描電鏡250倍、500倍、1 000倍、10 000倍圖像進(jìn)行比對(duì)，如圖5～8所示。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

將圖5～8進(jìn)行對(duì)比分析，有無(wú)添加固化劑土樣的孔隙和結(jié)構(gòu)有較明顯的區(qū)別。圖5未添加固化劑土樣，從放大10 000倍圖中能清晰看到土樣的顆粒與顆粒之間有明顯的細(xì)小孔隙，從放大250倍和500倍圖中可以發(fā)現(xiàn)顆粒分布不均勻?qū)е履Y(jié)成小塊，而小塊與小塊之間有明顯的大孔隙，土顆粒間孔隙較多，僅依靠顆粒間的黏結(jié)力不足以抵抗較大的破壞強(qiáng)度。

圖6為添加水性聚氨酯土樣，從放大10 000倍圖中明顯看出顆粒之間孔隙被固化劑填充，并且顆粒與固化劑黏結(jié)在一起形成網(wǎng)狀膜結(jié)構(gòu)，添加水性聚氨酯后土顆粒之間黏結(jié)力加強(qiáng)，孔隙減小，能有效提高土體的黏聚力。圖7為添加膨潤(rùn)土土樣，從放大10 000倍圖中可以看到顆粒間孔隙被更細(xì)小的顆粒填充，但并未形成加入水性聚氨酯所形成的網(wǎng)狀膜。從放大250倍和500倍圖中發(fā)現(xiàn)塊狀土顆粒間的大孔隙也被填充，形成的結(jié)構(gòu)能有效提高土體的內(nèi)摩擦角。圖8為添加水性聚氨酯和膨潤(rùn)土兩種固化劑土樣，從圖中可以看到該結(jié)構(gòu)結(jié)合了圖6和圖7中兩種固化劑的作用效果，一方面有效填充了細(xì)小顆粒間隙，另一方面也形成了固化劑和顆粒之間的網(wǎng)狀膜結(jié)構(gòu)，高效提高了土體的強(qiáng)度。

通過(guò)上述分析，土體中添加固化劑后其結(jié)構(gòu)發(fā)生較明顯的變化，由于兩種固化劑的作用效果不同，其土體結(jié)構(gòu)的變化也存在差異，就直剪試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，水性聚氨酯形成的網(wǎng)狀膜結(jié)構(gòu)能更高效提高土顆粒間的黏結(jié)力，但當(dāng)水性聚氨酯過(guò)多時(shí)，會(huì)使水性聚氨酯流入顆?？紫吨刑畛洳⑻峁﹥?nèi)聚力，而該效果要低于顆粒對(duì)孔隙的填充。膨潤(rùn)土加入土樣中，因?yàn)槠漕w粒細(xì)小，流動(dòng)性強(qiáng)，能有效填補(bǔ)土顆粒的孔隙，從直剪試驗(yàn)的內(nèi)摩擦角結(jié)果可以明顯得出該效果要強(qiáng)于水性聚氨酯。

從掃描電鏡圖中看到添加膨潤(rùn)土后形成了一個(gè)密實(shí)的結(jié)構(gòu)，但根據(jù)圖7干燥后膨潤(rùn)土容易發(fā)生裂隙說(shuō)明該結(jié)構(gòu)顆粒間的黏結(jié)力并沒(méi)有得到較大的提升，穩(wěn)定性不足。兩種固化劑提高土體強(qiáng)度均有缺陷，但正好能相互彌補(bǔ)，當(dāng)兩種固化劑混合后，從土體的微觀結(jié)構(gòu)可以看出土顆粒間形成了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，通過(guò)直剪試驗(yàn)也能發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)能更高效地提高土體強(qiáng)度。

4 土體抗崩解試驗(yàn)

通過(guò)土樣掃描電鏡圖片發(fā)現(xiàn)在固化劑的加持下土壤結(jié)構(gòu)有明顯的變化，為了探究這種變化對(duì)于土壤的抗崩解能力的影響，采用土體抗崩解試驗(yàn)分析在同一養(yǎng)護(hù)時(shí)間下，土壤的崩解速率與固化劑濃度及種類(lèi)的規(guī)律。

4.1 試驗(yàn)方案

使用篩分試驗(yàn)中所得到粒徑小于2 mm及以下的土顆粒，按照相同重量制備成若干高40 mm、直徑61.8 mm的試樣之后進(jìn)行相同時(shí)間的室內(nèi)常溫養(yǎng)護(hù)。試驗(yàn)土樣的固化劑濃度范圍0，5%，10%，15%，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為720 min。

此次試驗(yàn)裝置是由白色透明水箱、木板、電子天平、塑料網(wǎng)格板、鐵絲制作而成，先用水將水箱注滿，然后在水箱頂部安裝兩根木條作為電子天平的支撐，在電子天平上放置制作好的吊架，吊架用鐵絲連接水中的塑料網(wǎng)格板，這樣可以使網(wǎng)格板懸空于水箱中，可制作出簡(jiǎn)易水崩解試驗(yàn)裝置和觀察裝置。由于土樣本身重量較大，水箱高度不高，可以忽略水對(duì)土樣帶來(lái)的浮力影響，待試驗(yàn)裝置穩(wěn)定后將電子天平清零，將土樣放入水中網(wǎng)格板上，即可開(kāi)始試驗(yàn)。固化土樣在透明水箱中呈現(xiàn)的主要狀態(tài)分為4個(gè)階段，如圖9所示。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

記錄在崩解過(guò)程中土樣重量的變化數(shù)據(jù)，如表4所示。土樣經(jīng)過(guò)固化后，其滲透性降低，導(dǎo)致水在土樣中的滲透速度減緩。由于固化土樣在水中需要先充分吸水填滿孔隙后才會(huì)發(fā)生崩解，則固化土樣在水中能夠維持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)一段時(shí)間后才會(huì)發(fā)生崩解現(xiàn)象。表4中崩解50%時(shí)間為土樣在水中的重量逐漸減少到總重量一半的時(shí)間。通過(guò)表4可知，未加入固化劑的重塑土樣放入水中之后會(huì)立刻發(fā)生崩解，抗崩解能力極差，整個(gè)過(guò)程中只有快速崩解階段，放入水中的土樣會(huì)立刻發(fā)生崩解直至土樣完全崩落。從表4可知，加入固化劑后的土樣崩解到50%所需的時(shí)間在整個(gè)崩解過(guò)程中時(shí)間占比大概為25%～40%。

對(duì)比1∶5∶5∶100，1∶10∶0∶100，1∶0∶10∶100三組土樣崩解數(shù)據(jù)可以得知，加入混合固化劑和單一固化劑的土樣相比，土樣在水中的穩(wěn)定時(shí)間明顯提高，平均崩解速率也有明顯降低，說(shuō)明土樣的抗崩解能力也有顯著提高。隨著固化劑濃度的不斷提高，土樣在水中保持穩(wěn)定的時(shí)間在不斷增加，當(dāng)土樣中固化劑達(dá)到一定濃度時(shí)，平均崩解速率開(kāi)始慢慢穩(wěn)定，不會(huì)再有比較大的波動(dòng)。可見(jiàn)混合固化劑作用在廢棄礦區(qū)土壤上，可以增強(qiáng)土壤的抗崩解能力，有效緩解土體因雨水沖刷導(dǎo)致的水土流失問(wèn)題。

5 結(jié) 論

（1） 通過(guò)直剪試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，贛南離子型稀土廢棄礦區(qū)土樣在經(jīng)過(guò)土壤固化劑加固處理之后，可有效提高土體的抗剪強(qiáng)度，單獨(dú)加入水性聚氨酯時(shí)土樣黏聚力增加明顯，單獨(dú)加入膨潤(rùn)土?xí)r土樣內(nèi)摩擦角增加明顯，而使用混合土壤固化劑可以使黏聚力及內(nèi)摩擦角均明顯提升。

（2） 通過(guò)掃描電鏡試驗(yàn)得知，單獨(dú)添加水性聚氨酯時(shí)，可以使土顆粒與固化劑黏結(jié)在一起形成網(wǎng)狀膜結(jié)構(gòu)。單獨(dú)添加膨潤(rùn)土?xí)r，膨潤(rùn)土顆粒細(xì)小，流動(dòng)性強(qiáng)，能有效填補(bǔ)土顆粒之間的孔隙。當(dāng)兩種固化劑混合后，從土體的微觀結(jié)構(gòu)可以看出土顆粒間形成了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，既有網(wǎng)狀膜結(jié)構(gòu)，土顆粒的孔隙也被填充，土體穩(wěn)定性大大提高。

（3） 將經(jīng)過(guò)固化處理之后的贛南離子型稀土廢棄礦區(qū)土樣進(jìn)行抗崩解試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)同時(shí)加入水性聚氨酯和膨潤(rùn)土?xí)r，土體相比于加入單一固化劑時(shí)在水中的穩(wěn)定時(shí)間明顯增加，且平均崩解速率明顯減慢。說(shuō)明土體的抗崩解能力有了顯著提高，可以更好地抵擋雨水沖刷帶來(lái)的水土流失問(wèn)題。

（4） 由室內(nèi)直剪、掃描電鏡與土體抗崩解等相關(guān)試驗(yàn)，可以得出如下結(jié)論：將水性聚氨酯和膨潤(rùn)土混合使用可以同時(shí)發(fā)揮兩者的固化作用，從而顯著提高土體強(qiáng)度，并且土體的抗崩解能力也得到了明顯提升，可達(dá)到治理贛南離子型稀土廢棄礦區(qū)水土流失問(wèn)題的目的。

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Experimental research on soil solidification of water-based polyurethane and bentonite mixed soil

Abstract：

To verify the feasibility of using a mixed solidifying agent solution to treat soil and water loss in the abandoned ion type mining area in southern Jiangxi，taking the treatment of the abandoned ion type rare earth mining area in southern Jiangxi as an example，10 sets of soil solidifying agent test samples with different mass ratios were designed using reshaped abandoned mining area soil samples and two solidifying agents，namely waterborne polyurethane and bentonite.Indoor direct shear tests，scanning electron microscopy tests，and soil anti disintegration tests were conducted.The experimental results show that water-based polyurethane can form a mesh like structure with soil particles，which has a significant effect on improving the cohesion of soil samples.Bentonite particles are small and easy to flow，which can effectively fill the pores between soil particles，enhance the friction between soil particles，and the filling of bentonite particles has a significant effect on increasing the internal friction angle of soil samples.When the two are mixed，the curing effect will not affect each other，and the shear strength of the soil is significantly higher than that of the soil sample using a single solidification agent.The anti-disintegration ability in water is also better than that of the soil sample using a single solidification agent.Overall，it can be concluded that the mixed soil stabilizer solution is feasible for the treatment of ion type abandoned mining areas in southern Jiangxi.

Key words：

water-based polyurethane； Bentonite； direct shear experiment； scanning electron microscopy experiment； soil anti-collapse experiment； Ganan ionized mining area