2026年 03期

钠基膨润土混合土防渗性能试验与数值模拟研究

Experimental and Numerical Study on Seepage Resistance of Sodium-based Bentonite Mixed Soils


摘要(Abstract):

为了探索钠基膨润土混合土代替黏土作为水利工程防渗材料的可行性,开展一维积水入渗和变水头渗透试验;选取不同黏粒质量分数的基质土,分别掺入不同比例的钠基膨润土,通过观测含水率、累积入渗量、入渗速率及饱和渗透系数,分析钠基膨润土对土体持水性与抗渗性的影响;利用数值模拟模型,模拟入渗过程中的孔隙水压力与累积入渗量以验证试验结果的可靠性。结果表明:膨润土的掺入可显著提升土壤的持水能力与抗渗性能,且基质土黏性越低,所需膨润土掺量越大;砂土、砂壤土、壤土掺入钠基膨润土的质量分数为15%、 12%、 9%的土样的渗透系数分别为2.23×10-6、 4.58×10-6、 5.20×10-6 cm/s,均小于黏土对照组的6.63×10-6 cm/s;钠基膨润土混合土可替代黏土作为防渗材料使用,建议砂土、砂壤土、壤土中掺入钠基膨润土的质量分数分别不小于15%、 12%、 9%。

关键词(KeyWords):水利工程;钠基膨润土;抗渗性能;持水性能;数值模拟

基金项目(Foundation):国家自然科学基金项目(42002127);; 济南大学2023年学科交叉会聚建设项目(XKJC-202305)

作者(Author):赵宇飞,杨净涛,宋广增,黄波

DOI:10.13349/j.cnki.jdxbn.20250626.001

参考文献(References):

[1] 水利水电工程天然建筑材料勘察规程:SL 251—2015[S].北京:中国水利水电出版社,2015:20-21.

[2] 鞠建英.防渗膨润土的研究及其在工程中的应用[J].水利水电科技进展,2000(5):28.

[3] 臧年永,肖成志,杨仕钊.膨润土防水毯搭接界面力学性能的影响因素[J].深圳大学学报(理工版),2024,41(5):628.

[4] 谢世平,何顺辉,张健.影响GCL防渗性能因素分析[J].岩土工程学报,2016,38(增刊1):57.

[5] 薛万来,李法虎,刘晔,等.添加膨润土对土壤渗透性及微观结构影响的研究[J].灌溉排水学报,2022,41(9):87.

[6] 赵天宇,张虎元,严耿升,等.渗透条件对膨润土改性黄土渗透系数的影响[J].水文地质工程地质,2010,37(5):110.

[7] XU H Q,ZHU W,QIAN X D,et al.Studies on hydraulic conductivity and compressibility of backfills for soil-bentonite cutoff walls[J].Applied Clay Science,2016,132/133:326.

[8] SOBTI J,SINGH S K.A critical evaluation of the suction and swelling characteristics of sand-bentonite-coal ash mixes[J].Geotechnical and Geological Engineering,2019,37(5):4233.

[9] 崔自治,张群,彭博,等.膨润土与黏性土复合改善砂土抗渗性研究[J].节水灌溉,2010(12):60.

[10] 焦锡昆,黄波,王红雷,等.施用膨润土增强淤积泥沙持水能力及阻控硝态氮淋失试验研究[J].济南大学学报(自然科学版),2023,37(6):664.

[11] 赵乐,倪万魁,张镇飞,等.不同干密度压实黄土垂直积水入渗特性[J].科学技术与工程,2021,21(33):14310.

[12] 薛钦培,陈宏信,冯世进,等.干湿循环作用下地聚物隔离墙材料渗透特性演化及微观机制研究[J].岩土力学,2025,46(3):811.