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分散性土

2020-04-09 21:01

土中所含黏性土颗粒在水中散凝呈悬浮状,易被雨水或渗流冲蚀带走引起破坏的土。分散性土的发现和研究始于20世纪50年代的澳大利亚和美国。分散性土遍布亚洲、欧洲、非洲、南美洲、北美洲和大洋洲。中国见于黑龙江、广西、新疆、江苏、山东、河南等10多个省(自治区)。松嫩平原集中分布着约2万km2的分散性土。

土的分散性与土颗粒表面的电化学性质密切相关,受土粒表面扩散双电层控制。以蒙脱石为主组成的黏性土土粒吸附周围水化阳离子形成双电层,土粒与富钠离子的孔隙水溶液形成离子扩散层。被包围的胶体土粒处于静电力和分子热动力的动平衡中,钠离子使扩散层水膜增厚,颗粒间吸引力减小,当排斥力超过吸引力,土粒逐渐被析离而呈悬浮状,产生反絮凝现象,土体因之由聚合状分散成为单个颗粒,土粒被流动的水带走而破坏,或发生管涌与冲蚀。分散性土的分散特性是由土和水两方面因素决定的,土中蒙脱石、伊利石等活性矿物和吸附性钠离子的含量,孔隙水溶液中钠离子对钙镁离子的含量优势和碱性介质环境,是决定土的分散性的主要因素;而工程环境水中溶解盐类总量是决定土的分散性的重要因素。水中溶解盐类含量越小,分散程度越高;而在盐浓度高的水中分散度降低甚或不分散。分散性土是高钠土,钠离子来源与海相沉积中原生钠盐残余、黄土沉积中长石的化学分解,以及岩土风化过程中水盐循环交替累积的次生产物有关。

在塑性图上,分散性土位于A线以上,属黏质土。组成分散性土的主要黏土矿物为蒙脱石和某些伊利石。分散性土易被水冲蚀的现象比细砂和粉土要严重,胶体微粒几乎在静水中就变成悬浮质,再被缓慢流动的水带走;而普通土发生潜蚀必须有足够大的渗透比降,这是分散土与普通土渗透变形的本质区别。

分散性土是一种灾害性土,对水利工程会产生严重影响。分散性土的破坏是一个复杂的物理化学过程,具有快速、隐蔽的特点和潜在的危险性。土体或淋蚀冲刷,或产生洞穴通道,或连片溃决。分散土容易产生破坏的地段有:暴露的分散性土干裂缝区、土方填筑连接部、不均匀沉陷区、分散性土与基岩接触部、分散性土料压实质量不合格区、高填方和坡脚等。

各国尚无分散性土的工程技术标准,水利工程界暂依分散程度和处理要求,将分散性土划分为高分散、分散、过渡和非分散4级。美国水土保持局提出的针孔试验、孔隙水可溶盐试验、双比重计试验和碎屑试验是普遍认同的鉴别分散性土的测试方法。针孔试验和可溶盐试验结果更符合实际。碎屑试验有多解性,膨胀土亦会显示分散性。上述试验还需用工程环境水做平行比较试验。土壤盐分测定、可交换性钠离子测定、黏土矿物的鉴定及工程措施专门性试验,则视实际需要而定。对分散性土的调查研究,更注重野外观察,分析环境背景、成因和分布规律。

只要在工程实施前对分散性土进行充分调查研究,采取适当的防治措施,在分散性土地区兴建水利工程,用分散性土做筑坝材料还是安全可行的。分散性土的工程防治对策:①全封闭,使分散性土与淡水隔离。②设专门反滤,使胶体土粒不被带出。③改造土质,在分散性土中掺石灰、硫酸铝等。④改善环境水,往水中投钙盐、生石膏等,提高水的矿化度,防止土的分散。

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