致散因子对分散土判别方法影响的试验研究

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分散土具有遇水分散流失的特性,对土木水利工程等造成严重威胁。本文基于细粒土分散机理,以人工配制不同黏粒含量、不同碳酸钠质量分数的细粒土为研究对象,采用泥球试验、针孔试验、双密度计试验、孔隙水可溶性阳离子试验、交换性钠离子百分比试验和酸碱度试验,研究黏粒、钠离子、酸碱度3种致散因子共同作用下分散土判别方法的适用性,提出快速准确的分散土综合判别方法,并采用渗透变形试验研究3种致散因子对分散土抗渗性能的影响,最后选取实际工程中典型土样验证相关研究结论的正确性。研究结论如下:(1)基于细粒土分散机理,将分散土分为物理性分散土(可称之为低凝聚性土)、化学性分散土、物理-化学复合性分散土,其中物理性分散土指黏粒含量低于10%,缺少黏聚力导致的分散土;化学性分散土指黏粒含量不低于10%但土体中钠离子含量高和酸碱度呈碱性或强碱性导致的分散土;物理-化学复合性分散土指黏粒含量低于10%,且土体中钠离子含量高和酸碱度呈碱性或强碱性导致的分散土。(2)细粒土分散性判别试验具有一定的适用范围,其中泥球试验、孔隙水可溶性阳离子试验和交换性钠离子百分比试验适用于所有细粒土,针孔试验和双密度计试验适用于黏粒含量不低于10%的细粒土,酸碱度试验可作为细粒土分散性判别的辅助指标。(3)综合分析分散土判别试验,建议将泥球试验和针孔试验的判别结果作为细粒土综合判别方法;建议将双密度计试验、孔隙水可溶性阳离子试验、交换性钠离子百分比试验和酸碱度试验作为分散性判别试验的补充或机理分析试验。(4)当土体黏粒含量低于10%时,以泥球试验结果为准,若泥球试验表现为非分散性,则属于物理性分散土(也可称为低凝聚性土);若泥球试验表现为分散性或过渡性,称之为物理-化学复合性分散土或物理-化学复合性过渡土。当土体黏粒含量不低于10%时,则需要泥球试验和针孔试验共同判别,从工程安全的角度考虑,取分散性最强的作为最终判别结果;若综合判别结果为分散土或过渡土,则属于化学性分散土或化学性过渡土;否则属于非分散土。(5)相同碳酸钠质量分数条件下,随着黏粒含量的增加,土体的抗渗破坏坡降增大,渗透系数变化不大;相同黏粒含量条件下,随着碳酸钠质量分数的升高,土体钠离子含量和p H值升高,土体的渗透破坏坡降和渗透系数均下降;物理致散因子黏粒增加可抑制土体分散性,提高土体的抗渗性能,而化学致散因子钠离子和酸碱度增加可促进土体分散性,降低土体的抗渗性能。(6)工程实例验证表明,本研究关于分散土分类、试验判别方法适用范围和综合判别方法均具有较强的理论意义与应用价值;在以后的工程实践中,值得推广应用并进一步检验实用性。
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