[科普中国]-粘土层

简介

粘土层可以分为天然粘土层和人工粘土层，是指塑性指数大于17的粘性土层。粘土层的膨胀性及所产生的膨胀压力会使土层出现反复变形破坏1。粘土层的透水、透气性差，在实际工程的防渗施工中，一般会铺设一层粘土层。塑性是表征细粒土物理性能一个重要特征，一般用塑性指数来表示；液限与塑限的差值称为塑性指数IP(Plasticity Index)=ωL(液限 Liquid Limit) -ωP(塑限 Plastic Limit) 。过去的研究表明，细粒土的许多力学特性和变形参数均与塑性指数有密切的关系。它也是表征材料接触状态的指标。

粘性土粘性土是指具有高度可塑性的无机质土。颗粒间的联结性较好，具有可塑、膨胀、收缩等特性。其力 学强度随含水量的增加而减弱。通常按所含粒径小于0.005mm的粘土颗粒的数量分为粘土 (含量大于 30%，塑性指数大于17)、亚粘土 (含量10～3)%，塑性指数为10～ 17)、软亚粘土(含量为3～10%，塑性指数为3～0)三类。粘性土在坡度低平的情况下较稳定，并具有一 定承载能力，抗震性能中等。粘性土的状态按液性指数的大小，可分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑几种。与一般砂土相比，强度较低、压缩性较大、压缩过程较长。风干时强度增大，压缩性降低。其工程性质主要取决于由形成年代和成因所决定的结构强度、塑性和含水程度。粘性土按塑性指数可分为粉质粘土和粘土。

粘土防渗土坝是我国水利施工中使用非常广泛的坝型，坝体用一种或多种土料填筑的挡水坝。纵剖面呈梯形，上、下游坝坡较平缓。筑坝土料透水性要小，以防渗漏及渗流破坏。若坝身用透水砂砾料填筑，须采取防渗措施：用黏性土料筑成的塑性心墙或塑性斜墙两种。下游坝趾处一般设有堆石排水棱体，排除透过坝身渗水并降低坝身浸润线，以利坝坡稳定。为防止波浪、雨水冲刷，上下游坝面需要护坡。对透水地基常采用截水槽、防渗墙或铺盖等防渗措施并与坝身防渗体相连。一般不能溢流，只有小型工程可做成溢流式的，但过水能力较小。按筑坝材料及防渗设施的位置区分，主要有均质坝、多种土质坝、心墙坝和斜墙坝等。按施工方法分类，有辗压式、水力冲填式及水中填土式等。在击实原理、固结理论和有效应原理的逐渐发展下，土石坝工程建设得到了快速的发展，各种砂砾石、土、石渣等施工材料都可以很好的进行压实处理。一般情况下，粘土防渗对地基基础要求较其他防渗材料低，当地基发生微量变形时，粘土在其自重作用下会自行愈合，若当地土料丰富、基础覆盖较深，可以使用粘土进行防渗。粘土防渗层的优点：粘土为当地材料，就近取用，工程成本相对不高，粘土施工相对于沥青混凝土、钢筋凝土等，施工工艺简单，施工机具投入少且都为常规设备， 粘土防渗对地基要求不高， 开挖量相对减少。粘土防渗层的缺点：粘土防渗层具有低渗透性和膨胀性的特点，但是在实际施工过程中，粘土防渗层会被一些有机物污染，在粘土中会产生絮凝物，导致粘性土的渗透系数增加。在使用粘土进行防渗时， 需要对有机土进行处理， 将渗滤液和有机污染物渗透去除2。