[科普中国]-分散性土

简介

分散性土，是指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解成为单个颗粒，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解。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。1

分散性土对工程的危害分散性土的基本性质分散性土是一种特殊土，研究表明：在纯净水中黏土颗粒的黏团结构自行破坏，并分散成原级配的黏土颗粒，抵抗纯净水渗透破坏的能力很低，因而造成土体在雨水作用下，产生严重冲蚀和渗透破坏。

分散性土的工程危害分散性黏土在水利工程中产生破坏，是20世纪50年代在澳大利亚首先发现。美国也在60年代发现了分散性黏土对水利工程产生的破坏现象。我国黑龙江省70年代兴建北部引嫩繁荣灌区等工程时，首先发现分散性土对工程产生的严重破坏，在以后的水利工程建设中，在我国湖北、浙江、广西、辽宁、山东、河南、吉林等省（自治区）相继都有发现。2

分散性土的判别标准分散性土与非分散性土的判别标准以及试验方法详见表。

分散性土的应用世界许多地方都有分散性土分布，使用其作为堤、坝填筑土料不可避免，只要采取正确的工程处理措施，是能够保证工程的安全。目前，在化学改性分散性土方面，采用石灰、水泥、粉煤灰、硫酸铝、氯化钙、氯化铝等多种材料，但多采用石灰处理分散性土。石灰中的Ca2+交换黏土吸附的Na+，可使分散性土变为非分散性土。由于分散性土的抗冲蚀性较低，设置反滤层是防止土体渗透破坏的一种有效措施。此外，采用复合土工膜、非分散性土包裹在分散性土防渗体的外面，可隔离或阻止分散性土受到直接冲蚀，这也是一种行之有效的处理方法。

国内外研究进展分析表明，由于分散性土发现较晚，对其研究远远不及黄土、盐渍土、软土、膨胀土等其他特殊土的深度，虽然前人对此做了大量的工作，但现有的研究成果，尤其在土的分散机理研究方面，对于工程实践仍缺乏足够的理论指导。遇水分散是分散性土的固有特征，水是分散性土产生分散的诱发因素，而水溶液中离子种类、含量是使土颗粒产生凝聚或分散的根本因素，目前对水溶液中各种离子影响土的分散性研究较少，应深入研究分散性土化学一渗流一力学（CHM）耦合作用机理。分散性土本身具有良好的抗渗性能，但是如果防渗体存有裂缝，则容易发生渗透破坏。因此，深入了解分散性土防渗体裂缝的演变规律及其影响因素对工程实践具有一定的指导作用。分散性土的微观结构及其与渗透变形、分散性能等工程特性之间的关系研究尚属空白。建议专门开发针对分散性土的土壤固化改良剂，使其满足工程建设需求。3