分散性土及工程应用的研究进展

分散性土在世界各地特别是干旱半干旱地区分布广泛，属于一种水敏性的特殊土，抗水蚀能力很低，容易形成管涌、洞穴、冲沟等破坏，对建筑物的安全性造成严重威胁。对分散性土的定义与内涵、分散机理、鉴定方法、改性应用进行了分析、总结与展望。分散性土是一种在水力坡降很低条件下由于土颗粒间的排斥力超过吸引力而导致土体产生分散流失的黏性土。分散性土的形成机理在于土体中的胶结物质特别是黏粒含量低或土体中含有较多的钠离子和酸碱度呈碱性。一般采用双比重计、碎块、针孔、孔隙水可溶性阳离子和交换钠离子百分比等室内试验结果来综合鉴定土样的分散性，野外调查和经验模型等方法可作为辅助鉴定手段。采用物理保护、化学改性或综合处治提高分散性土的水稳性，其中化学改性是最根本的方法。在未来的研究中，应重视与加强研究土粒间斥力与引力关系、探索分散性土渗透破坏特别是土体裂缝演变规律、研发经济高效环保的改性材料等方面工作。     

砂碎石盐渍土渠基的盐分运移试验研究

通过对砂碎石盐渍土渠基盐分运移试验研究后，认为在去离子水持续不断的溶滤作用下，溶滤后扔土样较溶滤前的土样的工程性质将会有较大的改变，对于在工程实践中采用的浸水预溶法提供了一定的试验依据。     

介质环境中阳离子和酸碱度变化对粘土分散性的影响

采用碎块试验研究介质环境中阳离子和酸碱度变化对粘土分散性的影响。试验结果表明,在Na＋浓度为8×10^-4-1×10^-2mol/L范围内和pH约大于10.4的介质环境条件下,非分散性土表现特征为分散性;而Na^＋浓度在该浓度范围外时或阳离子为其他离子介质环境条件下,非分散性土表现特征为非分散性。研究表明：土体产生分散性的必要条件是土体中含有较多的钠离子和呈强碱性;蒙脱石含量高低不是分散性土的必要条件。     

蛤蟆通和引汤灌区渠基膨胀土的渗透变形和裂缝冲刷试验

以黑龙江省蛤蟆通灌区和引汤灌区渠基的弱膨胀性土为研究对象,采用渗透变形试验和裂缝冲刷试验,对渠基的抗渗特性和裂缝冲刷特性进行研究。试验结果表明,蛤蟆通渠基土和引汤渠基土的渗透性极低,在渗透变形试验中均表现为流土型破坏,具有较强的抗渗透变形能力。膨胀土渠基裂缝在水流的作用下有自愈、缩小、增大和整体流失等4种演变形式,其与土体的含水率、裂缝的开度及裂缝形态等因素有关。含水率越低,裂缝开度越小,裂缝越趋向自愈;反之,裂缝具有扩大甚至产生土体整体流失破坏的趋势。横向裂缝在中部易出现贯穿性孔洞,竖向裂缝的开度则在水流冲蚀部位变大。     

分散性土与非分散性土电阻率特性的对比试验

利用二相电极电阻率测试装置,对非分散性土、分散性土的电阻率进行测试对比研究,分析了温度、含水率、孔隙率、饱和度等因素对土样电阻率的影响,并建立电阻率经验模型。试验结果表明:非分散性土、分散性土的电阻率均随温度的升高成反比例函数关系下降;同一温度下,非分散性土的电阻率明显高于分散性土,低温条件下(T10℃)表现尤为明显,因此可根据低温下黏土的电阻率初步判别土样是否具有分散性;两种土的电阻率均随含水率、饱和度的增大成幂函数关系减小,随孔隙率的增大成幂函数或线性关系增大,变化幅度均不同。基于分散性土的分散机制、结构特征和Mitchell三元导电模型,探讨分析了造成两种土不同电阻率特性的原因,为探索土的电阻率特性在定量化判别黏土分散性、分散性土改良的效果评价等方面的应用提供理论依据。     

库水环境变化对分散性土工程性质的影响

以分散性土为研究对象,在土中掺入不同质量分数的盐酸和氢氧化钠模拟库水环境的变化,进行针孔、碎块、压缩、直剪、扫描电镜等试验,分析了库水环境变化对分散性土的分散性、压缩变形特性、抗剪强度以及微观结构特性的影响。结果表明:酸碱对分散性土的分散性、压缩变形特性以及抗剪强度均有显著影响,库水环境中酸碱含量的增加均可抑制土体的分散性;碱性库水环境下分散性土的压缩模量、黏聚力、内摩擦角随着碱含量增大呈现先增后减的变化规律,而酸性库水环境下分散性土的压缩模量、黏聚力和内摩擦角随酸含量的增大而减小。研究结果说明,在碱性库水环境条件下,分散性土坝较为安全,而当库水呈酸性时,需要密切关注分散性土坝的工程性能变化。     

水对针孔试验鉴定分散性粘土结果影响的试验研究

通过研究土样配制用水和冲蚀用水对针孔试验鉴定分散性粘土结果的影响，认为在西郊三坪土样中土样配制用水对土样的分散鉴定结果影响较小，而冲蚀用水对土样分散性鉴定结果可以产生很大的影响。     

陕北筑坝黄土的分散性判别及其改性研究

分散土遇水易分散流失,极易对水渠、大坝等水利工程造成冲沟、管涌等危害。为避免陕北地区土石坝因此造成溃坝,采用野外调查分析、经验公式判别、泥球试验和针孔试验,对陕北７座水库１０组筑坝黄土的分散性进行了判别,通过土样和库水的物理化学性质分析,阐明了分散土的影响因素及分散机理,同时研究了石灰对分散土的改性作用。分析结果发现,１０组筑坝土样中２组属于物理－化学复合性分散土、４组属于低凝聚性土（物理性分散土）、２组属于过渡土、２组属于非分散土。物理－化学复合性分散土在库水的抑制作用下分散性会减弱,表现为低凝聚性土的特征。土体的分散性随着石灰剂量的增加和养护龄期的延长,逐渐降低并完全消除。研究表明,陕北筑坝黄土由于黏粒含量低、钠离子含量高和酸碱度呈碱性,因此具有一定的物理或化学分散性,导致抗水蚀性较差。库水对土的分散性具有较强的抑制作用,石灰对低黏粒含量的分散土有很好的改性效果。     

仿岩溶碳酸氢钙加固风积沙的试验研究

分别以仿岩溶碳酸氢钙(CFPK)溶液和毛乌素沙地风积沙为固沙材料和加固对象,通过化学试验、力学试验、水理试验以及微观试验,探究二氧化碳压强和反应时间对CFPK溶液浓度的影响,分析CFPK溶液固化沙的工程性能,揭示其加固机理。结果表明：CFPK溶液浓度随着二氧化碳压强的增大而增大,随着反应时间的增加先增大而后保持稳定。呈散粒状的风积沙经过CFPK溶液处理后,其表面形成一层固结层,具有较高的表面强度、较好的抗风蚀性和耐水性。随着CFPK溶液用量的增加,固化沙的表面强度和抗风蚀性能逐渐提高。仿岩溶碳酸氢钙可在沙颗粒间分解形成具有胶结作用和填充作用的碳酸钙,能够有效加固风积沙。     

饱和分散性土变形特性试验研究

目前,人们对于分散性土的研究主要集中在分散性土的鉴定、抗渗和改性等方面,而对其变形特性方面的研究很少。针对此现状,采用单向压缩试验研究了不同压实度下饱和分散性土的变形特性。试验结果表明饱和分散性土的变形既与应力有关,也与时间有关,且具有明显的非线性特征;压实度对饱和分散性土的变形有显著的影响。试验数据的统计分析表明,饱和分散性土的应力-应变、应变-时间关系均可用幂函数的形式来表述;据此,建立了饱和分散性土的加荷本构模型和蠕变本构模型。通过对模型预测值与实测值的对比分析,发现该模型能够较合理地预测饱和分散性土的变形特性。