湿化问题及其研究进展
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工作单位:230001 合肥 安徽省合肥市第二人民医院ICU项海青:女,本科,主管护师收稿日期:2018-05-08气管切开患者气道湿化方法新进展项海青摘要 综述气管切开患者气道湿化方法的研究进展。
主要包括气切口湿纱布覆盖法、滴注式湿化法、雾化吸入湿化法、人工鼻、氧气湿化瓶湿化法及湿化器加热湿化法。
认为合理地选择湿化方法,为不同个体制定个性化的湿化方案,能保证患者排痰通畅,防止各种并发症的发生。
关键词:气管切开;气道湿化;新进展中图分类号:R473.5 文献标识码:B 文章编号:1006-6411(2019)16-0009-03 气管切开是急危重症患者解除呼吸道梗阻,改善通气功能的重要方法,是急、危、重患者的重要生命通道。
但有些患者病情好转不再进行呼吸机辅助呼吸却仍需要气管切开时,吸入的气体不再通过鼻腔湿润,易造成下呼吸道干燥、痰液不易排出,严重时甚至造成患者通气血流比例失调、肺不张、堵塞气道等肺部并发症的发生,最终引起或加重低氧血症、肺部感染。
有报道重症监护病房气切患者肺部感染的发生率占重症监护病房院内获得性感染的第一位,为25%~78%,最高达到100%[1],且大多为多重耐药菌感染,这不仅增加了治疗的难度,还使患者的住院天数和医疗花费升高,甚至会加大患者的死亡率。
因此寻求一种安全、有效、适合患者的气道湿化方法已成为气道管理的重要课题。
本研究探讨气管切开而不需要机械通气的患者如何进行有效的气道湿化,以保证患者排痰通畅,防止各种并发症的发生,现综述如下。
1 气道湿化方法1.1 气切口湿纱布覆盖法 临床上最常用最方便的气道湿化方法就是将双层无菌生理盐水纱布覆盖在气管套管外口,随干随换,这样不光能有效地湿化气道,同时也能避免灰尘落入气道造成继发性的肺部感染。
有学者认为由于套管口覆盖的湿化纱布往往因为固定不牢而脱落,以及湿化纱布和气道湿化治疗时易使气管切开纱布垫及衣领弄湿,引发患者舒适度改变等问题,而导致患者及家属拒绝使用气管切开湿化纱布[2]。
机械通气患者气道湿化管理的研究进展无锡市中医医院江苏无锡 214001机械通气是利用呼吸机的机械装置产生气流和提供不等氧浓度,通过增加通气量、改善换气和减少呼吸功,以达到改善或纠正缺氧、二氧化碳潴留和酸碱失衡的治疗措施[1]。
人工气道的建立是治疗及抢救危重患者的重要措施之一[2],但其可使呼吸道的加温加湿的功能丧失,水分丢失增多,从而导致呼吸道分泌物干结,纤毛活动减弱,进而容易致气道阻塞、肺不张或感染率升高等严重并发症发生。
1机械通气病人气道湿化的目的正常上呼吸道对吸入气体有加温加湿的作用,使进入肺泡气体达到人体体温,并被水蒸汽所饱和。
在ICU危重病患者中,有许多需要建立人工气道,行机械通气治疗的患者。
人工气道的建立使上呼吸道的正常湿化、加温、过滤及咳嗽的功能消失,从而导致气道内黏膜假复层柱状上皮和立方上皮的破坏和扁平化,细胞变性、脱落,气道损伤后反应性充血,最终导致黏膜纤毛清除功能受损、小气道塌陷、肺不张等,同时由于咳嗽反射受抑制,分泌物滞留在支气管中,可导致肺泡表面活性物质的减少,肺顺应性下降,而诱发肺部感染[3]。
人工气道必须充分湿化,来保持气道湿润,维持呼吸道分泌物的适当粘度,才能维持气道粘液—纤毛系统正常生理功能和防御机能,减少和防止相关并发症的发生,因此气道的有效湿化是保持呼吸道通畅的一项重要的措施[4]。
2湿化液的选择临床根据患者病情需要,湿化液有以下选择:2.1无菌注射用水:系低渗液体,通过湿化吸入,为气管黏膜补充水份,保持黏膜-纤毛系统的正常功能,主要用于气道分泌物黏稠、气道失水多以及高热、脱水病人,但是注射用水对气道的刺激性较大,如若用量过多,可造成气管黏膜及细胞水肿,增加呼吸道阻力。
2.2无菌蒸馏水:蒸馏水内不含杂质,临床广泛应用于呼吸机常规气道湿化。
2.3生理盐水:系等渗溶液,主要用于维持气道黏膜-纤毛正常功能,但进入气道后,随着呼吸时水份的蒸发,氯化钠浓度逐渐增高,在气道内形成了高渗环境,导致痰液脱水变稠而不容易咳出。
人工气道湿化护理新进展人工气道湿化护理是指通过对人工气道进行湿化处理,以保持呼吸道通畅和湿润。
人工气道包括气管插管和气管切开导管,这些人工气道常用于重症患者的呼吸支持和机械通气。
随着医疗技术的不断进步,人工气道湿化护理也在不断完善和发展。
本文将介绍人工气道湿化护理的新进展,包括湿化治疗的作用、常用的湿化设备和方法、护理要点等内容,以期为临床护理工作者提供参考和借鉴。
一、湿化治疗的作用人工气道湿化护理的主要作用是保持呼吸道的湿润和通畅,预防呼吸道分泌物的干燥和粘连,减少气道阻塞和感染的发生。
湿化治疗还有助于改善患者的呼吸道黏膜的状态,减少呼吸道炎症和损伤,提高氧气的输送和二氧化碳的清除。
湿化治疗还能够减少气道对客观刺激的敏感性,提高患者的耐受性和舒适度,有助于提高治疗效果,减少并发症的发生。
二、常用的湿化设备和方法目前,人工气道湿化护理的常用设备主要包括湿化器、雾化器和超声雾化器。
湿化器是指通过加热和湿化气流来提高气道湿度的设备,常见的有加热加湿器和袋装湿化器。
雾化器是将液体药物转化为雾状颗粒或气溶胶,通过人工气道进行吸入治疗的设备,常见的有压缩雾化器和超声雾化器。
还有一些新型的湿化设备和方法,如喷雾湿化器、水气混合器、气泡塞湿化器等。
这些设备和方法的选择应根据患者的具体情况和治疗需求来确定,以达到最佳的湿化效果。
三、护理要点在进行人工气道湿化护理时,护理人员需要注意以下几个方面的护理要点。
1.观察患者的气道情况,包括气道分泌物的性质、颜色、量和黏稠度,呼吸道症状的变化等。
及时发现并处理气道堵塞、感染和其他并发症的情况。
2.根据患者的病情和治疗需要,选择合适的湿化设备和方法,调整适当的湿化参数,确保湿化治疗的有效性和安全性。
3.定期对湿化设备和管路进行清洁和消毒,防止交叉感染和气道垢积的发生,保持气道的通畅和清洁。
4.培训和指导患者及家属正确使用湿化设备和方法,加强患者的自我护理和监测能力,提高治疗的依从性和效果。
喉癌术后患者持续气道湿化的护理进展喉癌是常见的头颈部恶性肿瘤,好发于老年男性,排头颈部恶性肿瘤的第三位,最新世界癌症报告显示我国喉癌标准化发病率为1.1/10万。
全喉或部分喉切除手术为均需要重建人工气道以维持术后呼吸道通畅。
人工气道失去原呼吸道正常功能,防御功能减弱;同时由于呼吸道失水增加,未经湿化的气体直接进入下呼吸道损伤呼吸道上皮细胞,导致气道组织发生病理学改变,引起一系列相关的并发症。
气道湿化是提高患者的舒适度、减少气管切开并发症的关键。
现将目前国内学者关于喉癌术后患者持续气道湿化的护理研究综述如下:1.气道湿化液的选择气道湿化是保持有效通气和预防并发症发生的关键,而湿化液在人工气道护理中的作用是十分重要的。
灭菌注射用水、氯化钠(Nacl)溶液,碳酸氢钠溶液是临床工作中常用的湿化溶液。
刘丽娟将43例喉癌气切术后患者,随机对照分组研究0.45%Nacl溶液和0.9%Nacl溶液的湿化效果,结果显示前者气道梗阻、气道出血发生率均低于后者,分析认为0.9%Nacl溶液易失去水分形成高渗溶液,造成气道粘膜上皮损伤[v]。
传统的湿化液组合是0.45%盐水+沐舒坦+糜蛋白酶,联合用药不仅能互补优势,还能减少并发症。
2.提高湿化舒适度持续性气道湿化是通过精密输液器、微量输液泵等可控速输液管道将湿化液定时、定量、匀速的气道给药,能显著的提升湿化效果。
黄美素将76例喉癌术后患者随机分为两组,结果持续湿化的湿化适度率91.67%,认为持续湿化均匀、持续、可控的方式可明显提升湿化效果[v]。
喉切除术后患者呼吸方式改变,易于套管及气道内形成痰痂,严重时可危及生命,持续气道湿化可24小时维持湿化,保持气道湿润,减少痰液粘稠度,降低痰液黏附气道侧壁形成痰痂的风险。
江巧莲等观察22例喉癌术后患者不同气道湿化方式后痰痂形成情况,显示持续性气道湿化痰痂形成率为0%,明显优于间断气道湿化18%的痰痂形成率(p<0.01)[v]。
人工气道湿化护理新进展人工气道湿化护理是指在人工气道(包括气管插管、气管切开术、呼吸机使用等)的护理过程中,对气道进行适当的湿化处理,以保持气道通畅、减少气道损伤、促进气体交换。
随着医学技术的不断进步,人工气道湿化护理也在不断创新与发展。
本文将介绍人工气道湿化护理的新进展,包括湿化方法、技术进步和护理实践。
一、湿化方法人工气道湿化的方法主要包括气道湿化和呼吸气湿化两种。
气道湿化是指通过气道内的设备向气道内应用液体湿化剂,直接对气道结膜进行湿化。
呼吸气湿化是通过呼吸机或呼吸气路装置向患者的吸气气流中,添加一定量的水蒸气或液体湿化剂,使患者的吸入气体含有适当的湿度。
常见的湿化剂包括生理盐水、蒸馏水和药物溶液等。
随着科技的不断发展,新型的湿化方法也在不断涌现。
近年来兴起的超声雾化技术,通过超声波振动将液体雾化成微小颗粒,使得湿化效果更加均匀细致,能够有效提高吸入物质的沉积量,更符合个性化湿化护理的需求。
也有一些新型的湿化设备,比如高效湿化器、喷雾器等,能够实现快速湿化,减少湿化效果不均匀的情况。
二、技术进步在人工气道湿化护理方面,技术进步主要体现在湿化设备上。
传统的湿化设备在湿化效果和操作方面存在一些局限性,比如湿化效果不均匀、操作复杂等。
而随着技术的不断进步,新型的湿化设备逐渐应用于临床实践中,为患者提供更加精准、便捷的湿化护理。
一方面,传感器技术的应用使得湿化设备能够根据患者的呼吸情况进行智能控制,调节湿化剂的释放量,使其更加符合患者的需求。
微型化技术的应用使得湿化设备更加便携、轻便,可以随身携带,方便患者在不同情况下进行湿化护理。
湿化设备的清洁消毒技术也得到了进一步的提高。
在过去,湿化设备的清洁消毒存在一些繁琐和不完善的情况,容易造成二次污染。
而现在,一些新型的湿化设备采用了自洁技术或者一次性使用的设计,大大减少了清洁消毒的工作量,同时也提高了湿化设备的安全性。
三、护理实践随着人工气道湿化护理的不断发展,护理实践也在不断创新。
重型颅脑损伤患者人工气道湿化研究进展重型颅脑损伤常伴有不同程度的呼吸障碍,致使患者缺氧窒息,颅内压升高,病情进一步恶化。
建立人工气道保持呼吸道通畅,是对重型颅脑损伤患者早期救治的关键[4]。
人工气道建立后对吸入气体进行加湿、加温的功能丧失,使空气未经鼻腔湿化过滤而直接与下呼吸道相通,下呼吸道分泌物中水分的丢失增加,气道的敞开使呼吸道原本湿化作用减弱,再加上重型颅脑损伤患者大量脱水剂的使用使气管内的干燥程度加重,更加容易造成痰液粘稠结痂,加重患者肺部感染的机会[5]。
有实验证明,肺部感染率随气道湿化程度的降低而升高[6]。
因此,气道湿化是人工气道护理的重要环节,其效果直接影响着人工气道护理质量和重型颅脑损伤患者的康复,选择最佳的气道湿化方法及湿化溶液是我们在临床护理中值得探索研究的问题,本文就重型颅脑损伤患者气道湿化方法的研究进展综述如下。
1 气道湿化的必要性正常呼吸道的水分丢失一般在200ml/d,气管切开后水分丢失可达800 ml/d,粘膜干燥发生率高达30~66%[7],接受氧疗和建立人工气道的患者呼吸道的加温加湿功能部分或全部丧失造成纤毛活动减弱或消失,黏膜干燥,加之重型颅脑损伤患者大量使用脱水剂使气管内干燥程度加重,分泌物干结,排痰不畅甚至发生气道阻塞,肺不张或肺部感染率升高。
2 湿化溶液的选择2.1 0.9%氯化钠溶液湿化治疗的主要目的是温湿吸入气体,临床一般常规使用生理盐水。
有研究表明生理盐水不能与分泌物混合,滴入生理盐水对稀释或溶解分泌物是无效的,生理盐水进入支气管内水分蒸发快,而钠离子则沉积在肺泡、支气管形成高渗状态,引起支气管水肿,影响气体交换,且易引起患者呛咳。
2.2 0.45%氯化钠溶液0.45%氯化钠溶液为低渗溶液,对气道无刺激作用,临床用于刺激性呛咳剧烈的气管切开患者,更加符合重型颅脑损伤患者的病情需要。
余华[8]等采用微量泵加输液恒温器加0.45%氯化钠持续气道湿化法,排痰效果优于生理盐水持续气道湿化法。
人工气道湿化护理新进展【摘要】本文旨在探讨人工气道湿化护理的新进展。
在背景介绍了人工气道湿化护理的重要性,研究目的在于介绍最新的相关技术。
正文部分包括人工气道湿化护理的重要性,湿化护理技术的发展历程,人工气道湿化护理新技术,气道湿化护理的临床应用以及湿化护理的效果评价。
结论部分探讨了人工气道湿化护理的未来发展,并进行总结与展望。
本文从不同角度全面分析了人工气道湿化护理的现状和发展趋势,为相关领域的研究和实践提供了重要参考。
【关键词】人工气道湿化护理、新进展、重要性、技术发展历程、新技术、临床应用、效果评价、未来发展、总结与展望1. 引言1.1 背景介绍:人工气道湿化护理是指通过各种方法来维持人工气道通畅、保持呼吸道黏膜湿润,以减少呼吸道分泌物的粘稠度,并预防并发症的一种护理措施。
人工气道湿化护理在重症医学、急救护理、康复护理等领域具有重要的临床意义。
随着医疗技术的不断发展,人工气道湿化护理也在不断创新和进步。
本文旨在探讨人工气道湿化护理的新进展,为临床护理提供科学依据。
在这个快节奏的医疗环境下,提高护理水平和效果,不仅可以提高病患的生存率和生活质量,也能减轻医护人员的负担,提升医疗服务水平。
这一部分将从人工气道湿化护理的定义、重要性和临床应用等方面进行介绍,为读者提供一些基础知识。
1.2 研究目的是为了深入了解人工气道湿化护理的最新进展,总结和分析当前研究现状,探讨未来发展方向。
通过对人工气道湿化护理的重要性、技术发展历程、新技术应用、临床实践和效果评价等方面的研究,可以为提高患者生活质量、降低医疗风险、促进医疗进步提供理论支持和实践经验。
本研究旨在为医疗工作者和患者提供更加专业和有效的医疗护理服务,促进人工气道湿化护理技术的进步和应用,为患者的康复和治疗提供更好的支持和保障。
通过对人工气道湿化护理的研究,可以促进相关知识的传播和应用,提高医疗卫生服务的质量和水平,为患者的健康和治疗带来更大的益处。
人工气道湿化的研究进展田东县人民医院 531500【摘要】文章主要分三个部分介绍了人工气道湿化的研究进展,首先概述了人工气道湿化的目的及意义,其次详细分析了人工气道湿化的方法,最后研究了湿化液的选取。
在临床人工气道护理过程中,对湿化方法进行科学、合理的运用,可降低患者的疼痛,帮助患者快速康复。
【关键词】人工气道;湿化方法;研究进展前言:人们呼吸时的关键通道是气管,当人们出现呼气困难、呼吸功能失常等现象时,需要人工为病人构建呼吸通道,确保病人呼吸顺畅,也就是通常讲的人工气道。
因为人们自然呼吸时,对于吸入的气体,人的鼻腔咽喉等呼吸通道具有过滤微尘、温化以及湿化的作用,具有湿润及洁净吸入体内的气体的作用,但当气管切开或插入气管后,病人主要利用人工气管呼吸,不能加湿、加温以及过滤吸入的气体,会引发黏膜干燥,很容易结痂,进而阻塞呼吸道,引起严重的肺部感染,肺功能也会受到损害。
所以,人工气道护理工作一定要做好,促使病人可以吸入湿度及温度都较适当的气体,有效防止呼吸道阻塞以及肺部感染。
1目的及意义概述人们呼吸时,对于吸入的气体,人们的鼻腔咽喉等具有加湿、加温以及过滤的作用,可湿润人们的呼吸道,降低分泌物的出现率。
而构建人工气道的病人,丧失了上呼吸道功能,很容易引发肺部感染,所以必须要对人工气道病人的气道湿化工作做好,进而润滑黏膜,稀释痰液,以畅通呼吸道,防止病人的肺部被感染。
2湿化方式阐述2.1相关人工鼻的阐述人工鼻类似于人体上呼吸道,又叫加湿交换器,所以具有上呼吸道功能。
据相关研究(吴秋平)表明,人工鼻湿化人工气道的效果非常明显,对气道阻塞能够有效避免,进而有效避免病人的肺部被感染。
据相关研究(邓柳芬)表明,人工鼻既能对气体湿化又能加温气体,能对病人并发症的出现进行有效避免,能有效防止肺部被感染。
与其他湿化方式相比,人工鼻的湿化效果更为显著,具有便捷性、经济性的特征,在发达国家的人工气道湿化中,人工鼻的运用较为广泛。
湿化问题及其研究进展一湿化变形及湿化机理1.1 湿化变形地基基础工程以及土石坝等重要的水工建筑物,不可避免地要与水发生直接的接触,水位的上升使建筑物局部开始浸水,浸水后的土体由非饱和状态变为饱和状态,这时土体的结构发生变化,其应力应变关系也随之改变,各项物理力学指标有所降低,这个过程称为湿化过程。
土体受湿化过程的影响,一般都要发生土体体积的改变,这种在湿化过程中的体积变化称之为湿化变形。
土体产生湿化变形的原因通常有如下几种:土石坝初次蓄水;由毛细现象等引起的水位上升;大气降雨等等。
一些学者对土体的湿化和湿化变形进行了研究,对堆石料、土坝坝料土和膨胀土等分别进行了湿化试验,建立了一些土体湿化的数学模型。
1.2 湿化机理及防治土体产生湿化变形的大小与土的三相组成和构成土的固体颗粒的结构形式具有密切的联系。
土是由固体的土颗粒、水和气体等所组成的三相体系。
固相土颗粒构成土体的骨架,是土体的主要部分,一般为粘土矿物颗粒或砂粒;土颗粒之间的孔隙充满了水和气体,饱和土体,为两相体系;孔隙中水、气并存,为三相体系。
(1) 固体土颗粒土体中的固体土颗粒是决定土的物理性质和工程性质的主要因素。
一般情况下,矿物颗粒之间的作用比较稳定,具有较强的联系,因而土体的强度也比较高。
土体浸水湿化后受水分子的润滑作用,矿物颗粒间的联系发生改变,土颗粒之间的作用也被削弱,土体的强度也随之降低。
土颗粒之间的关系可以从土体的狭义结构即构成土的固体颗粒的结构形式得到,它取决于土体固体颗粒的大小、形状、表面特性、相对位置和相互之间的联结等等。
目前研究比较多的还是土体固体颗粒的狭义结构以及由此建立的结构类型。
固体土颗粒按基本结构要素分为简单颗粒、团聚体和半团聚体。
这些结构要素在自然土体中不是孤立地存在的,由于一般土体均为含有多种矿物的组合体,并常常含有一定数量的砂粒,自然土体的结构类型是比较复杂的,通常可以分为四种类型:散粒结构:土体是由大颗粒组成,颗粒间联系很少。
在浸水以及压力的作用下,散粒结构很容易发生变化,由松散变得比较致密,湿化过程产生的变形和其它结构相比是最大的。
粒-膜结构:土体是由半团聚体组成,颗粒间存在某种联结,构成。
在浸水以及压力的作用下,粒-膜结构也比较容易发生变化,随着颗粒之间的进一步致密,湿化过程产生的变形是比较大的。
团聚结构:土体中大小颗粒按一定比例混合,其特点是大颗粒彼此不接触。
在这种结构中,颗粒之间的致密变化使总的体积变化较小,湿化过程中的变形是很小的。
融凝结构:土体基本上由细微的分散颗粒组成,无大颗粒,即使有个别大颗粒的存在,亦根本不起作用。
土的所有性质完全由分散体系的特性所决定。
这时土体的体积很难发生变化,湿化过程中几乎不产生湿化变形。
(2) 土中水土中水与固体土颗粒一样,对土体的物理性质、工程性质的影响很大。
土体的性质与土体的含水量、土中水的形态和物理条件、水中的化学成分有关。
土中的水可以分为强结合水、弱结合水、自由水。
强结合水是指紧靠土粒表面的结合水,不能溶解盐类和传递静水压力,具有很大的粘滞度、弹性和抗剪强度,其性质接近于固体,在湿化过程中其体积不会发生变化;弱结合水是紧靠于强结合水的外围形成的一层结合水膜,没有溶解盐类的能力,可以从水膜较厚处向较薄处转移,具有渗透吸收的特性,在湿化过程中,其体积也不容易发生变化;自由水是存在于土颗粒表面电场影响范围以外的水,和普通水一样,可以自由流动。
自由水可以分为毛细水和重力水。
毛细水,存在于地下水位以上的透水层中,处于颗粒间的边角部位和填充于管状的孔隙之中,其体积的变化可以引起新的湿化过程,产生湿化变形;重力水,存在于地下水位以下的透水层中,处于颗粒间的大孔隙之中,在重力梯度作用下可产生移动。
在湿化过程中,其体积易发生变化。
另外,土中的水在土体浸水饱和后,传递土体受到的外部荷载,对土体起到很大的压密作用,能够使土体发生收缩,促进土体的固结过程。
(3) 土体中的气体土体中的气体具有较大的流动性,可以与水在一定条件下发生体积交换,土体中的气体也是影响土体浸水湿化、湿化变形的大小的重要因素。
土体中的气体大致可分为以下几种类型:溶解气体:可以改变水的结构和溶解度的性质,当形成水化物时,它的作用更加显著;当湿度、压力增高时,可从自然溶液中释放出小气泡。
气体的释放和溶解都将引起土的结构的变化,使水、气总体积减小,从而使土体在外荷载不变的情况下产生压密,在土体浸水过程中,这种体积减小将计入湿化变形内。
结合(表面吸附)气体:土的结合气体含量与土的矿物的化学成分、分散程度、土的湿度等因素有关。
土体湿度增高,吸附气体的能力将降低,当湿度超过最大吸着含水量或达到饱和状态时,气体的吸附已经微不足道。
在土体浸水湿化过程中,结合气体的体积也成为湿化变形的一部分。
自由与密闭的气体:是土体中的主要气体,填充与颗粒之间的大小孔隙中。
控制自由气体总含量的因素有:孔隙度、湿度和物理环境特点。
在土石坝的填筑过程中,表层土受水浸湿,当浸水位高时,常形成密闭气体。
密闭气体的作用比较大,它可以降低土石坝的沉降量,这是一个有利的因素;随时间的推移,当密闭气体被土体中的水分吸收或者受压力影响被排除时,却又能引起土石坝的较大变形,这种变形应该计入湿化变形。
密闭气体的排除见使土体的压密条件发生变化,可以使得在“干态”状态下不可压缩的土体在浸水后产生压密。
(4) 土体湿化的机理及防治土体中最容易发生体积变化的成分为液相和气相,影响土体湿化变形大小的因素主要是土体中液相和气相的组成以及它们之间的相互关系。
土体浸水,由“干态”(不饱和)向“湿态”(饱和)过度,增加的水分子与土体的固体土颗粒作用,其结果主要表现为使土体的各项物理力学指标有较大的改变,通常使土体的强度降低;而水分子与气体的相互作用:水分子排挤气体,同时在土体压力作用下,一些气体得以排出,等土体达到饱和时,土体中不存在吸附气体;水分可以溶解一部分气体,使得气体在土体中所占的体积减小。
上述共同作用的结果,使得土体在浸水前后发生体积改变,称之为湿化变形。
湿化变形明显与否取决于土体的湿度、气体含量、压力、土体的密度和土颗粒的大小等土体的特性:原状土、超固结土,其湿化变形一般不太明显;而松软土,其湿化变形通常比较较明显。
对于大型的土石坝、初蓄水位变化较大以及施工期短的土石坝需要考虑湿化变形的影响。
在一些情况下可以忽略湿化变形的影响:30~40米以下的低矮坝;等级不重要的土石坝;严格控制施工条件和施工质量,边碾压,边撒水密实度高。
湿化变形的预防措施:在水工建筑物施工过程中,使用级配比较合理的岩土材料;分层填筑,分层碾压,一边碾压一边撒水,增加填筑的密实度,同时使材料有可能发生的湿化变形预先发生;对于地基基础工程来说,可以在工程的适当部位铺设隔水层,防止由毛细现象引发的水位的上升;设置防水和排水设施如排水沟、截水沟等,减小和防止由于降雨的影响而产生的湿化变形;对土石坝来讲,要控制水库的初蓄水位,避免水位的突变,同时要控制水位的上升和下降的速度。
二湿化变形的研究进展浸水变形是岩土工程界长期关注的一个问题,除黄土具有湿陷性外,许多人工填土也具有不同程度的浸水变形性能。
浸水湿化变形不仅对土石坝工程的变形、稳定、开裂和渗透稳定等有很大的影响,而且也常影响渠道边坡、挡土结构物和建筑物地基的性状。
对土的湿化变形研究,国内外学者作了大量的工作,取得了许多成果。
在利用有限元处理这类问题方面,也有许多好的观点和建议。
过去,湿化变形试验研究在单向固结仪中进行;1973年,Nobari和Duncan首先用三轴试验分别对非饱和试样和饱和试样进行了砂土的湿化变形试验,并认其相同应力状态下应变上的差别作为湿化附加应变(双线试验法),并提出了在非线性有限元计算中考虑湿化变形的方法,应用于分析Oroville 土坝的浸水变形。
此后,不少学者从试验和计算方法上做了进一步的研究。
刘祖德首次提出多线试验法湿化试验。
其方法为首先按常规三轴试验步骤在一定围压3σ下将干试样等向压缩到体积不变,然后施加轴向压力,达到一定应力水平后,浸水饱和测浸水湿化变形量;在浸水饱和过程中,保持试验压力状态不变,测定湿化引起的轴应变增量a ε∆、径向应变增量r ε∆,最后再对此试样继续加荷,直到破坏,在不同应力水平条件下,分别进行湿化变形试验。
通过风化砂的湿化试验表明,在无偏应力的静水压力作用下,湿化体应变也是可观的,所有土样经湿化后,变形模量显著下降,Oroville 坝计算中采用自原点出发的干湿两条应力应变曲线直接跳跃的方法来处理湿化变形是不正确的,文中还推出了本次试验土料的湿化变形与应力状态关系的归一化公式。
即K aaw =ε∆,)1(Kc b vw -=ε∆ ; (1) 式中 aw ε∆—湿化引起的轴应变;vw ε∆—湿化引起的体应变;K —侧压力系数,K =13/σσ;a ,b ,c —三个试验常数,视土质而定。
这之后,不少学者利用该方法对不同的填土(包括砂性土、粘性土、黄土)进行多线试验法试验。
陈慧远对砂土进行了双线试验法和多线试验法试验,结论认为在侧压力为常数的情况下进行湿化变形试验,所得到的饱和试样的应力~应变曲线在破坏前,有时不一定在干态的曲线之上;此时,将干态与饱和态曲线比较不能够反映湿化变形,并且得到的浸水体变和轴应变比多线试验法的小,应采用多线试验法求土料湿化变形。
文中还对碧流河土石坝进行考虑湿化影响的应力应变分析。
具体方法是把风干土样加荷到某种应力状态(31σσ和),浸水饱和测湿化变形量,组合各种31σσ和,测得各应力状态下的湿化变形量,把测得的湿化应变与相应应力状态下干土应变相叠加得假象的饱和状态,根据各应力下饱和状态的应变整理出本构模型的湿态参数,以后仍采用干湿两种状态计算应变之差作为湿化应变。
陆士强对粘性土进行了多线试验法湿化试验。
粘性土也会产生附加应变,并得出该次试验下湿化附加应变值与应力水平及固结压力三者之间的关系。
多线试验法(特别在固结压力偏小时)得出的附加应变大于饱和试样与非饱和试样相应的应变差值,认为当土料湿化效应显著时要考虑用湿化试验来测定湿化应变值。
殷宗泽等提出了一种在有限元计算中考虑土坝浸水变形的方法。
用更能反映浸水变形特性的双屈服面弹塑性本构模型代替Duncan —Zhang 模型,用增量法求浸水变形,克服全量法带来的缺点,并对小浪底土坝初次蓄水进行变形分析。
李广信对堆石料进行多线试验法和双线试验法湿化试验,用双线试验法得到的堆石料的湿化变形偏小。
堆石料压实后湿化变形显著减小,轴向变形减少更明显,从用相似模拟制成的小试样的室内试验得到的湿化变形比现场值偏大。
本文还提出了湿化割线模型,其与干、湿状态下土的双曲线模型配合,可进行土石坝初次蓄水时应力变形分析。