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《不同粘土矿物水敏性特征》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、·80·水文地质工程地质2008年第1期不同粘土矿物水敏性特征112韩志勇,郑西来,陈继红(11中国海洋大学环境科学与工程学院,青岛266003;21兰州理工大学石油化工学院,兰州730050)摘要:通过改变砂样中的粘土矿物的种类和含量,结合咸淡水之间的单一和驱替实验,研究不同粘土矿物的水敏性特征。在单一的咸水和淡水情况下,当砂柱中的粘粒含量≤115%(重量比)时,其渗透系数基本不发生改变,即使粘粒含量从115%增加10%,其渗透系数也仅下降约一个数量级。各种粘土矿物中,蒙脱石导致含水介质渗透系数的下降最为明显,高岭土和伊利石约是其影响值的一半。咸淡水驱替实验
2、中,加入蒙脱石颗粒的砂柱的渗透系数急剧下降,当蒙脱石含量达3～4%时,渗透系数已经下降的极低,可以看作不透水层,而加入高岭土和伊利石的砂柱的渗透系数没有急剧变化。对于这种现象的解释是:不同类型的粘土颗粒吸附不同数量的水分子,形成数量和大小不同的胶体团,使得介质渗透系数的变化量不同。关键词:粘土矿物;水敏性;驱替实验;渗透系数+中图分类号:X523;P6421161文献标识码:A文章编号:100023665(2008)012008020321111砂样1引言本试验所用的砂取自距胶州湾海岸约18km处,水敏性是指不同盐浓度的溶液在含有粘土矿物或咸淡水过渡带边缘的地
3、下砂层。其它胶体颗粒的含水介质中发生相互驱替时,含水介粒度分析实验表明,砂样中粒径小于1mm的部分质渗透性下降的现象。对于滨海地区的含水层,地下占总量的89158%,小于0105mm的粉粒部分占总量的咸淡水界面带的导水特征是对其进行评价的重要指7163%,01001mm以下的细粘粒仅占0179%(图1)。标。前人研究结果表明,当淡水和海水流过该含水层时,可能会影响或改变不同组分砂层的渗透系数(H.[1]C.)。同时,这一现象在灌溉和油气开采过程中引起[2～5]的一些问题也被深入地研究过。结论是:当入渗溶液的盐浓度降低时,砂层的渗透系数就会下降,即所谓的水敏性。
4、对于含不同类型粘土矿物的多孔介质,渗透系数的变化主要取决于粘土组分导致的絮凝和反絮凝过图1供试砂样粒度分析结果程[6]。不同的研究者通过大量的试验验证了不同类型Fig.1Grainsizeanalysisoftheusedsandsamples和含量的粘土矿物对于含水层(咸淡水界面)渗透性影因为粘土矿物的种类和含量是影响含水介质水敏响的重要性。本文就是为了研究咸淡水界面区含水砂性的重要因素,因此对砂样进行X射线衍射分析。结层中,不同类型粘土矿物在不同含量情况下的水敏性,果表明,砂样中所含粘土矿物为伊利石、高岭石、绿泥为在该地区建立低渗透帷幕或人工地下防渗墙,防
5、治石和蒙脱石,其中伊利石约占粘性颗粒总量的84%,海水入侵提供一定的科学依据。高岭石和绿泥石含量约为15%,膨胀性蒙脱石含量约为1%(图2)。2试验材料与方法21112水样211实验材料实验用水有:地下水和海水。地下水取自砂样样点附近,海水取自青岛石老人海水浴场。试验前,海水收稿日期:2007201204;修订日期:2007204206和地下水需用真空抽滤泵进行抽滤,以去除杂质的影基金项目:国家自然科学基金(40572142)响。其主要化学成分和性质如表1。作者简介:韩志勇(19762),男,博士,助教,水资源与水污染控212实验方法制。E2mail:hanz
6、hy—009@sina.com取上述砂样,按照:0%、115%、2%、3%、4%、5%、2008年第1期水文地质工程地质·81·715%、10%的比例(重量比)加入高岭土并混合均匀。另取同样砂样按上述比例分别加入蒙脱石和伊利石。然后将砂与单一粘土矿物混合样分别装入长25cm,直径为218cm有机玻璃管中,同时用Vortex2Genie振动装置轻轻振摇,到完全混合均匀为止,此时土柱的密度在31157gPcm左右。将装好的土柱水平放置,保持砂柱入水口的水头高度为30cm。将所有土柱与供水容器相连(3组平行样,两用一备),要求水流同时流入柱体内图2砂样粘粒X射线衍射
7、图谱以保证试验条件的统一性。实验中,用直径015cm,容Fig.2X2Raydiffractionpatternsofthe量10mL和直径1cm,容量25mL的试管收集通过土柱particlesinthesandsamples后的流出液。表1供试水样化学成分分析结果(单位:mgPL)Table1Chemicalcompositionsofusedwatersamples(mgPL)项目Na++2+2+-SO2-HCO-EC(μsPcm)KCaMgCl43海水853417841810928913010941981822017277916548500地下水691
8、4061355614614134121
