某大坝防渗土料分散性试验研究（巨娟丽 严宝文 樊恒辉 刘俊民）

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1、某大坝防渗土料分散性试验研究（巨娟丽严宝文樊恒辉刘俊民） 　　摘要:针对目前通用的分散性鉴定的5种试验方法，即双比重计法、针孔试验、碎块试验、孔隙水可溶盐阳离子试验和全土的交换性钠百分比试验的结果往往会出现不相吻合的情况，通过对某大坝防渗土料分散性的研究，从分散性机理和判断标准来分析不相吻合的原因，并认为应当深入研究分散性试验的定量化判断标准，促进分散性土鉴定试验规程的制定与实施。 　　关键词:防渗土料;分散性土;试验;分散性机理;判断标准 中图分类号:TV443文献标识码:A 　　分散性土是一种在低含盐量水中

2、，由于离子相互排斥力超过相互吸引力而导致土体颗粒分散的粘性土［1］。它的发现和研究始于20世纪50年代的澳大利亚和美国。随后，世界上许多国家都对其进行研究。我国于20世纪70年代首先在黑龙江发现了分散性粘土，随后在新疆［2］、山东［3］、山西［4］等省的工程实践中都曾遇到，并对它进行了深入的试验研究。分散性粘土的性质与粘土的物理化学状态和土颗粒表面的电化学性质有关，但工程上常用的土工试验方法不能反映出土的化学状态和土颗粒表面的电化学性质，所以无法鉴定。鉴于目前国内尚无鉴定分散性土的试验规程，本次试验主要参照《水

3、利水电工程天然建筑材料勘察规程》中介绍的双比重计法、针孔试验、碎块试验、孔隙水阳离子试验等4种试验方法和美国材料与试验协会制定的双比重计法、针孔试验）、碎块试验等3种试验规程，采用双比重计法、针孔试验、碎块试验、孔隙水可溶盐阳离子试验和全土的交换性钠百分比试验5种试验方法来综合判别土样的分散性。但这几种方法的测定结果往往由于土的特殊性而不一致。本文试图通过对某拟建大坝防渗土料分散性的研究，从分散性机理和判断标准来分析这5种方法不相吻合的原因。 1土样的基本物理性质 　　试验土样选取某拟建水利工程大坝心墙土料，土

4、样的物理性质列于表1。由表1可见，9组土样的比重为2.64～2.72，液限为24.3%～38.0%，塑限为12.8%～24.2%，塑性指数为8.7～16.6，均为低液限粘土。在颗粒组成上，9组土样都以粉粒为主，其含量56.0%～66.0%，粘粒含量为12.0%～30.0%。这9组土样均满足分散性鉴定的前提条件，即粘性土是指塑性指数大于7，粘粒含量大于10%的土，有分散性和非分散性两大类［5］。 2土样的基本化学性质 　　土样化学性质列于表2。由表2可见，这9组土样的易溶盐含量为0.234～0.533g/kg，在

5、阴离子中，HCO3-含量大，在阳离子中，Ca2+含量大。中溶盐含量为0.33～0.95g/kg;难溶盐含量在11.41～148.79g/kg，其中土样1、3、6、7、8、9号较高，超过100g/kg，其余3组土样较低;有机质含量为2.25～39.07g/kg，其中土样1、3、6、7、8、9号较低，低于10g/kg，其余3组土样较高。土样pH值为7.98～9.07，呈碱性。 3土样的粘土矿物成分 　　不同类型的粘土矿物，具有不同的晶格结构，同时也就决定了其具有不同的性质。如蒙脱石是2∶1型矿物，晶层间联结弱，结合

6、力小，晶格具有扩展性。伊利石也是2∶1型矿物，但是由于伊利石层间有K+联结，晶层联结较牢固，其分散性和胀缩性较蒙脱石弱。高岭石属于1∶1型矿物，层间结合牢固，晶格无扩展性，其分散性和胀缩性最小。因此，在鉴定土的分散性时，也应当分析土的矿物成分，从微观角度来分析土的分散性产生的内在因素。 　　土样的粘土矿物成分分析试验结果见表3。由表3可见，这9组土样的粘土矿物类型是没有多大区别的，主要成分均是伊利石，其含量占全土的12.4%～26.3%，少量伊利石以伊利石—蒙脱石混层矿物形式存在。蒙脱石的含量较伊利石的少，其含

7、量占全土的4.7%～8.7%，且以伊利石—蒙脱石混层矿物形式存在。其中2、4号中蒙脱石的含量相对较大，分别为8.7%和7.5%，其余7组土样的含量较少。土中蒙脱石的存在是产生分散性的前提条件，从矿物化学角度来说，由于2、4号中蒙脱石的含量较大，所以2、4号土样的分散性应大于其它几组土样。 4结果与讨论 　　根据当前通用的关于分散性粘土鉴定的5种方法，对9组土样进行试验，试验方法参见文献［5～7］，试验结果见表4。根据判定标准，将5种试验的判断结果列于表5。5种方法判定的结果不尽相同，而且与粘土矿物鉴定结果出现分

8、歧。经过分析，可以从以下几个方面来进行解释。 　　注:土样分散性判断标准:①双比重计试验。非分散土，SCS50%。②碎块试验。分散性土，水解后浑浊，水呈雾状，经久不清;过渡性土，水解后有少量浑浊，但范围很小;非分散土，无分散出胶粒的反应，水色是清的，或稍浑浊后很快又变清。③针孔试验。非分散土，在38～102cm水头下针孔不扩大，出水流很清;过渡性土，在18～38cm水头下针孔冲蚀较慢，