帶缺陷膨潤土防水毯的滲透試驗

何 俊,肖衡林,孔祥怡

(湖北工業大學土木工程與建筑學院,湖北 武漢 430068)

膨潤土防水毯(geosynthetic clay liner,簡稱GCL)是由單位面積質量大約為5kg/m2的膨潤土夾在土工織物中間或黏結在土工膜上制成的襯墊材料。由于其厚度小,能較好地適應不均勻沉降,且具有良好的自愈能力,因此在巖土工程和水利工程等領域中應用日益廣泛。GCL的自愈能力是由于其中蒙脫石含量高、交換性陽離子主要為鈉離子的膨潤土遇水膨脹而產生的。Mazzieri等[1]對破損的膠結型GCL的滲透試驗研究發現,在直徑為10 cm的試樣中設置直徑為3cm的孔洞滲透系數增大約1個數量級,但離子交換作用的發生將使GCL的自愈能力大幅度減弱。Sivakumar等[2]采用硬性壁滲透儀對帶缺陷的針刺型和縫合型GCL進行滲透試驗,試樣直徑為14.5cm,設置孔洞直徑為6～55mm,試驗發現直徑小于30mm的孔洞能夠自愈。Egloffstein[3]指出,當上覆土層厚度超過75cm后鈣基膨潤土具有一定的自愈能力,但不能使較寬的干燥裂縫愈合。李憲[4]、陳生水等[5]分別通過柔性壁滲透試驗研究發現,當直徑為10 cm的試樣中穿孔孔徑為1 cm和4.5mm時,滲透系數超過1×10-9m/s。已有成果雖然指出離子交換作用對GCL的自愈能力有影響,但仍多以水為對象進行研究。筆者通過試驗研究存在圓形缺陷的GCL的滲透性能,探討自來水和CaCl2溶液滲濾時GCL的自愈能力。

1 試驗材料和方法

試驗選用的GCL由上海盈帆工程材料有限公司生產,采用針刺方法將鈉基膨潤土顆粒固定于2層土工布之間,單位面積質量大于4.8kg/m2,膨潤土中蒙脫石的質量分數約為85%～90%。……