第32卷第7期岩土力学Vol.32No.72011年7月RockandSoilMechanicsJul.2011收稿日期:2010-05-17基金项目:国家自然科学基金项目(No.50878051,No.40374047;江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目。第一作者简介:崔颖,男,1981年生,博士研究生,主要从事非饱和土结构特性方面的研究。E-mail:ying_cui@126.com文章编号:1000-7598(201107-2007-06非饱和压实膨胀土渗透特性的试验研究崔颖,缪林昌(东南大学岩土工程研究所,南京210096摘要:压实膨胀黏土常用于防止填埋场中固体废物产生二次污染,或作为核废料处置库通道隔绝层,这主要取决于压实膨胀黏土衬垫层或隔离层的防渗特性,而这种压实膨胀黏土层通常又呈现出非饱和特性。基于GDS非饱和土三轴试验系统,开发拓展其试验功能,研究直接测量压实膨胀黏土的水渗透系数的试验方法,同时结合电镜扫描试验,从微观角度定量分析压实膨胀黏土渗透过程中产生的微观、宏观变化特征。结果表明,压实膨胀黏土在渗透过程中产生的体积变形主要是由于土孔隙中气体被压缩、孔隙微结构发生变化的结果;压实膨胀黏土水渗透系数受吸力、围压、干密度、饱和度等因素控制。关键词:压实膨胀黏土;非饱和土;渗透特性;微结构中图分类号:TU411文献标识码:ATestingstudyofpermeabilitycharacteristicsofunsaturatedcompactedexpansivesoilsCUIYing,MIAOLin-chang(InstituteofGeotechnicalEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,ChinaAbstract:Compactedexpansiveclayiswidelyusedasimpermeablematerialoflinerinthegarbagelandfillandpreventionfillofnuclearwastematerialtreatment.Thepermeabilitycharacteristicsofexpansiveclaywilleffectonanti-seepageeffectoflinercushionclay.Duetothedifficultyofmeasuringpermeabilitycoefficientdirectly,theparameterisalsoevaluatedbyindirectmethodwhichishardtotrulyexplainpermeabilitycharacteristicsofunsaturatedsoilandphenomenonofmigrationofwater.ThispaperdiscussesmeasuringpermeabilitycoefficientdirectlybyGDSsystemandquantitativelyanalysestheinfluenceofstructurebypermeabilitytestandtheSEMtestwhichshowthemicroandmacro-structurecharacteristicsinthepermeabilityprocess.Theresultsshowthatthevolumedeformationofunsaturatedexpansivesoilinpermeationprocessisduetoporeairiscompressedandchangesinporestructure.Theporewaterpermeabilitycoefficientofunsaturatedexpansivesoiliscontrolledbysuction,cellpressure,drydensityanddegreeofsaturationofsoilsamples.Keywords:compactedexpansivesoil;unsaturatedsoil;permeabilitycharacteristics;microstructure1引言随着城市化快速发展,生活垃圾的处理与处置已成为环卫部门及市政管理工程中的一项重要的民生工程,现行推广的卫生填埋场设计中采用填埋场衬垫层设计,其目的是防止出现二次污染。另一方面,新型能源——核电的开发利用所面临的核废料处置也成为一项新的环境保护重大课题,国际流行处理方法是对核废料处置库采用通道隔离层设计以杜绝核废料泄露。这两类工程中的隔离层填料均采用压实膨胀黏土,因此,压实膨胀黏土层的渗透特性尤为关键。通常情况下压实膨胀黏土层具有非饱和特性,其渗透特性有别于一般的饱和黏土。对于作为隔离衬垫材料的压实膨胀土渗透性能的研究,对确保相关工程的设计、施工和安全运营十分重要。众所周知,土体内部水分迁移渗透是一个非常复杂的物理过程,影响因素有很多,尤其是非饱和土渗透,它既有水渗透又有气渗透问题,渗透过程中涉及到土样结构的变化和体积变形,因此,直接测量必须同时控制气压和水头差,难度较大。国内外不少学者一直致力于这方面的研究。Hillel[1]认为,非饱和土的渗透系数最好能直接测量得出,但岩土力学2011年由于渗透系数直接测量存在很多困难,试验设备和试验方法都需要革新,通常都采用间接法[2-6]推求。此外,在试验测定非饱和土渗透系数工作方面,Huang[7]、李永乐等[8]均进行了有益的尝试。但由于试验设备不完善,如何在压实膨胀黏土渗透测量中控制水渗透和气渗透均没有统一标准,因此,如何描述...