植物根系作用下GCL的渗透性能试验研究

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GCL即膨润土防水毯是继压实粘土衬垫(CCL)、土工膜(HDPE、 GM)之后一种新型防渗复合土工材料。与压实粘土衬垫相比,GCL的优越性主要表现在厚度小、重量轻、施工简便,且具有极强的自愈能力;与其他土工材料相比,GCL的柔性好,抗不均匀沉降能力强,在使用中不发生老化反应,施工简便等优点。正是由于GCL的诸多优点,在防渗工程中,使其应用越来越广泛。GCL最大的特点就是其自愈性,膨润土在吸水后会有一个很大的膨胀量,使得其在破损一定程度下会自动愈合,从而起到防水效果。目前科研工作者对GCL在缺陷条件下的渗透性能研究方面做了不少工作,分析其不同破坏程度后GCL的渗透性能,这些也为本文的研究提供了很多宝贵的经验。实际工程应用中,根系穿刺是常出现的破坏形式,然而在这点却鲜有文献报道。
  本文主要通过现场试验和理论分析等方法,开展不同植物根系作用下GCL的渗透性能研究。具体研究如下:
  (1)对影响GCL渗透系数的因素进行了理论分析,同时对渗透试样的膨胀性能和含水率进行了测试,为试验块的建立和渗透系数的测定和分析提供了理论支持。
  (2)试验共采用3种种植土厚度(5cm、10cm和20cm)、7种不同类型和配比植物(多花木兰、狗牙根、白三叶、高羊茅和草灌比1∶1、1∶3、1∶5的混播植物)。对不同试验块植物的高度定期进行采集,对比分析了GCL和土工膜对植物生长的影响,得出GCL对植物的生长是有利的,而土工膜对植物的生长有抑制的作用;而种植土厚度越薄,对植物影响的时间越早。
  (3)利用GDS全自动环境岩土渗透仪测试了在单根根系穿透作用下GCL的渗透性能,分别测试了原始样、10mm直径根系和20mm直径根系作用下的GCL渗透系数,结果显示植物根系直径越大,GCL的渗透系数也越大,但都在一个数量级(E-10m/s),进而可以确定当单根根系直径小于20mm作用GCL时,对其的渗透性能影响不大。
  (4)建立模型试验,利用STPZS-2膨润土防水毯渗透仪测试了在实际植物根系作用下GCL的渗透性能,在实际植物根系作用下,对比原始样的渗透系数(E-12m/s),实际植物根系作用下GCL的渗透系数增大了3个数量级(E-9m/s)。
  (5)通过对比实际植物根系作用下GCL的渗透系数,可以得出,种植土厚度也会对GCL的渗透性能产生影响,种植土厚度在20cm以内时,种植土厚度越大,渗透系数随之减小。
  本试验的结果可为GCL在实际工程中的应用提供一定的参考,同时为今后在此方面科研工作提供理论依据。
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