粘土分散性鉴定试验研究

摘要

分散性粘土是一种在低含盐量的水(或纯净水)中由于离子的相互排斥力超过相互吸引力，导致土体颗粒分散的粘性土。分散性土的抗冲蚀能力很低，在流动的水中易被带走，因此它是许多水利工程(如水库、土坝和渠道等)失事的重要原因。中国分散性土分布较普遍，黑龙江、新疆、江苏、陕西、山西等省在工程实践中都曾遇到，使用分散性土作为筑坝土料不可避免，因此，对分散性土的基本工程特性和分散性机理的研究就具有一定的实际意义。本文以宁木特水电站大坝防渗土料为研究对象，通过室内试验，揭示了分散性粘土的基本物理化学性质、矿物成分与分散性能之间的关系，系统研究了鉴定分散性土的5种最基本的试验方法，即双比重计法、针孔试验、碎块试验、孔隙水阳离子试验和交换性钠百分比试验。采用野外调查与室内试验相结合的研究方法，对土料的分散性进行了综合判定，并从界限含水率、酸碱度、粘土的矿物类型、土一水一电解质系统等几个方面分析了土样产生分散性的机理。 对所取9组土样的基本物理性质、化学性质进行研究，结果表明2<'＃>、4<'＃>、5。土样与其它6组土样相比，比重低，液限和塑限大，粘粒多，最优含水率大，最大干密度低，难溶盐少，pH值低，其原因是这3组土样中有机质的含量较高。 在目前的5种基本鉴定方法中，由于针孔试验模拟了土体在集中渗透水流的作用下所承受的冲蚀条件，被认为是最可靠的鉴定方法。本研究结合针孔试验的特点、并从工程安全的角度来考虑，综合鉴定认为，这9组土样中4<'＃>、5<'＃>属于非分散性土，1<'＃>、3<'＃>、7<'＃>、8<'＃>属于分散性土，2<'＃>、6<'＃>、9<'＃>属于过渡性土。 对所取9组土样分别采用黄河水进行了碎块试验、针孔试验、孔隙水可溶盐阳离子试验，试验结果表明，在碎块试验、针孔试验中，河水作为冲蚀用水，对土料的分散性起到一定的抑制作用，但作为制样用水，对土料的分散性几乎不造成影响。在孔隙水可溶盐阳离子试验中，河水对土样的分散性没有改善作用。 通过分散性鉴定的试验研究，认为该料场土样产生分散性的主要原因包括两个方面：①土样中含有一定量的蒙脱石。②土样的pH值较高。pH值越高，粘土颗粒表面和边缘有可能暴露出来的羟基分解形成的H<'+>进入溶液的趋势越大，颗粒的有效负电荷就越大；另外，暴露在粘土矿物边缘的氧化铝是两性的，在低pH值下表现为正电性，在高pH值下表现为负电性，这也使得土壤颗粒之间的斥力增加，促使土样分散。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1分散性粘土简介及其分布

1.2分散性粘土的成因和性质

1.3分散性粘土对工程的危害

1.4国内外研究现状

1.4.1国外研究现状

1.4.2国内研究现状

1.5本论文研究的意义

1.6研究内容、方法及技术路线

1.6.1研究内容

1.6.2研究方法和技术路线

第二章土样的基本特性试验

2.1土样的基本物理性质

2.2土样、水样的基本化学性质

2.2.1土样的化学性质

2.2.2水样的化学性质

2.3土样的矿物成分分析

2.4土样的工程性质

2.4.1土样的渗透性质

2.4.2土样的抗渗性能

附表

第三章土样的分散性鉴定试验

3.1野外调查与识别

3.2针孔试验

3.2.1试验简介

3.2.2试验方案

3.2.3试验结果与分析

3.3碎块试验

3.3.1试验简介

3.3.2试验方案

3.3.3试验结果与分析

3.4双比重计试验

3.4.1试验简介

3.4.2试验方案

3.4.3试验结果与分析

3.5孔隙水阳离子试验

3.5.1试验简介

3.5.2试验原理

3.5.3试验方案

3.5.4试验结果与分析

3.6交换性钠百分比试验

3.6.1试验简介

3.6.2试验结果

3.7其它试验方法

3.7.1旋转圆筒试验

3.7.2钠量比

3.8土样分散性的综合判定

第四章分散性土的分散机理

4.1界限含水率和粘粒含量与土的分散性

4.2土样酸碱度与土的分散性

4.3土样粘土矿物类型与土的分散性

4.4土样胶结物的类型与土的分散性

4.5土-水-电解质系统与土的分散性

4.7黄河水与土的分散性

4.8宁木特水电站土料与班多水电站土料分散性机理的比较

4.9 小结

第五章结论与建议

5.1结论

5.2建议

参考文献

致谢

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