[科普中國]-粘土層

簡介

粘土層可以分為天然粘土層和人工粘土層，是指塑性指數(shù)大于17的粘性土層。粘土層的膨脹性及所產(chǎn)生的膨脹壓力會(huì)使土層出現(xiàn)反復(fù)變形破壞1。粘土層的透水、透氣性差，在實(shí)際工程的防滲施工中，一般會(huì)鋪設(shè)一層粘土層。塑性是表征細(xì)粒土物理性能一個(gè)重要特征，一般用塑性指數(shù)來表示；液限與塑限的差值稱為塑性指數(shù)IP(Plasticity Index)=ωL(液限 Liquid Limit) -ωP(塑限 Plastic Limit) 。過去的研究表明，細(xì)粒土的許多力學(xué)特性和變形參數(shù)均與塑性指數(shù)有密切的關(guān)系。它也是表征材料接觸狀態(tài)的指標(biāo)。

粘性土粘性土是指具有高度可塑性的無機(jī)質(zhì)土。顆粒間的聯(lián)結(jié)性較好，具有可塑、膨脹、收縮等特性。其力 學(xué)強(qiáng)度隨含水量的增加而減弱。通常按所含粒徑小于0.005mm的粘土顆粒的數(shù)量分為粘土 (含量大于 30%，塑性指數(shù)大于17)、亞粘土 (含量10～3)%，塑性指數(shù)為10～ 17)、軟亞粘土(含量為3～10%，塑性指數(shù)為3～0)三類。粘性土在坡度低平的情況下較穩(wěn)定，并具有一 定承載能力，抗震性能中等。粘性土的狀態(tài)按液性指數(shù)的大小，可分為堅(jiān)硬、硬塑、可塑、軟塑和流塑幾種。與一般砂土相比，強(qiáng)度較低、壓縮性較大、壓縮過程較長。風(fēng)干時(shí)強(qiáng)度增大，壓縮性降低。其工程性質(zhì)主要取決于由形成年代和成因所決定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、塑性和含水程度。粘性土按塑性指數(shù)可分為粉質(zhì)粘土和粘土。

粘土防滲土壩是我國水利施工中使用非常廣泛的壩型，壩體用一種或多種土料填筑的擋水壩?？v剖面呈梯形，上、下游壩坡較平緩。筑壩土料透水性要小，以防滲漏及滲流破壞。若壩身用透水砂礫料填筑，須采取防滲措施：用黏性土料筑成的塑性心墻或塑性斜墻兩種。下游壩趾處一般設(shè)有堆石排水棱體，排除透過壩身滲水并降低壩身浸潤線，以利壩坡穩(wěn)定。為防止波浪、雨水沖刷，上下游壩面需要護(hù)坡。對(duì)透水地基常采用截水槽、防滲墻或鋪蓋等防滲措施并與壩身防滲體相連。一般不能溢流，只有小型工程可做成溢流式的，但過水能力較小。按筑壩材料及防滲設(shè)施的位置區(qū)分，主要有均質(zhì)壩、多種土質(zhì)壩、心墻壩和斜墻壩等。按施工方法分類，有輾壓式、水力沖填式及水中填土式等。在擊實(shí)原理、固結(jié)理論和有效應(yīng)原理的逐漸發(fā)展下，土石壩工程建設(shè)得到了快速的發(fā)展，各種砂礫石、土、石渣等施工材料都可以很好的進(jìn)行壓實(shí)處理。一般情況下，粘土防滲對(duì)地基基礎(chǔ)要求較其他防滲材料低，當(dāng)?shù)鼗l(fā)生微量變形時(shí)，粘土在其自重作用下會(huì)自行愈合，若當(dāng)?shù)赝亮县S富、基礎(chǔ)覆蓋較深，可以使用粘土進(jìn)行防滲。粘土防滲層的優(yōu)點(diǎn)：粘土為當(dāng)?shù)夭牧?，就近取用，工程成本相?duì)不高，粘土施工相對(duì)于瀝青混凝土、鋼筋凝土等，施工工藝簡單，施工機(jī)具投入少且都為常規(guī)設(shè)備， 粘土防滲對(duì)地基要求不高， 開挖量相對(duì)減少。粘土防滲層的缺點(diǎn)：粘土防滲層具有低滲透性和膨脹性的特點(diǎn)，但是在實(shí)際施工過程中，粘土防滲層會(huì)被一些有機(jī)物污染，在粘土中會(huì)產(chǎn)生絮凝物，導(dǎo)致粘性土的滲透系數(shù)增加。在使用粘土進(jìn)行防滲時(shí)， 需要對(duì)有機(jī)土進(jìn)行處理， 將滲濾液和有機(jī)污染物滲透去除2。