干濕循環(huán)對填埋場壓實黏土蓋層滲透系數(shù)影響研究

萬 勇 ，薛 強 ，趙立業(yè)，杜延軍，劉 磊

1 引 言

為了防止填埋場中的雨水下滲和有害氣體揮發(fā)對地下水以及大氣造成污染，垃圾填埋場填滿以后均需設置封場覆蓋系統(tǒng)進行環(huán)境隔離[1]。我國《生活垃圾衛(wèi)生填埋技術規(guī)程》[2]推薦采用黏土覆蓋結構作為封場覆蓋系統(tǒng)。但因覆蓋系統(tǒng)直接與大氣接觸，在大氣干濕循環(huán)影響下，黏土層干縮裂隙發(fā)育明顯，滲透系數(shù)持續(xù)增大。加之生活垃圾降解所釋放出的大量熱能使得填埋場處于高溫負荷狀態(tài)[3]，進一步加速了壓實黏土內(nèi)部水分的蒸發(fā)，促進了干濕循環(huán)進程。干濕循環(huán)作用下填埋場壓實黏土封場覆蓋系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性受到嚴峻考驗[4]。

針對干濕循環(huán)作用下的巖土體結構損傷而引發(fā)的諸多工程問題，國內(nèi)外學者開展了一系列研究。Omidi等[5]比較了干濕循環(huán)作用下，直徑為10 cm的壓實黏土柔性壁滲透試驗與現(xiàn)場雙環(huán)滲透試驗，結果顯示室內(nèi)滲透試驗嚴重低估了干濕循環(huán)作用下壓實黏土滲透系數(shù)的增加幅度。Drumm等[6]對裂隙土不同區(qū)域滲透系數(shù)進行了探討，證實了干濕循環(huán)作用下壓實黏土結構的非均勻損傷特性。Rayhani等[7]開展了干濕循環(huán)作用下壓實黏土開裂特性研究，并探討了干濕循環(huán)作用對不同類型土壤滲透系數(shù)的影響規(guī)律。此后，Rayhani 等[8]又開展了大尺寸裂隙土滲透試驗研究，并比較了試樣尺寸對裂隙土滲透系數(shù)的影響。何俊等[9]對干濕循環(huán)作用下武漢地區(qū)壓實黏土滲透系數(shù)進行了研究，認為濕化過程中干燥裂隙不能完全愈合及微裂隙的形成可能是導致滲透系數(shù)增大的主要原因。綜上可知，干濕循環(huán)作用下，壓實黏土結構發(fā)生了非均勻損傷，宏觀與微觀裂隙的存在導致其滲透系數(shù)劇增，同時也導致滲透系數(shù)具有明顯的尺寸效應。研究表明，提高壓實度可降低宏觀裂隙的發(fā)育[10]，同時壓實度也是填埋場防滲結構設計的一個主控因素，但有關干濕循環(huán)作用下不同壓實黏土滲透系數(shù)的對比研究，特別是考慮壓實黏土滲透系數(shù)尺寸效應的研究還少見報道。

為探討干濕循環(huán)作用下巖土介質結構損傷內(nèi)在機制，國內(nèi)外眾多學者對干濕循環(huán)作用下巖土介質微觀結構進行了探討。姚志華等[11]通過CT-三軸浸水試驗，發(fā)現(xiàn)無約束條件下的膨脹土試樣增濕和干燥都能引發(fā)裂隙的產(chǎn)生和閉合。呂海波等[12]開展了南寧地區(qū)原狀膨脹土經(jīng)歷干濕循環(huán)后的強度試驗，并通過孔徑分布試驗對干濕循環(huán)作用下膨脹土強度衰減特性進行了微觀解釋。曾召田等[13]探討了不同干濕循環(huán)次數(shù)下膨脹土孔徑分布特征，并將其應用于土-水特征曲線的預測中。Hossein等[14－15]采用吸力控制方法對不同初始密度下膨脹土與砂混合物在干濕循環(huán)過程中的吸力循環(huán)進行了研究，并結合壓汞與氮吸附試驗方法比較了不同干濕循環(huán)次數(shù)下相同吸力時刻的孔徑分布特征。葉為民等[16]采用壓汞試驗方法研究了在不同溫度、不同側限約束條件下的高壓實高廟子膨潤土微觀結構在干濕循環(huán)作用下的變化規(guī)律。綜上可知，對干濕循環(huán)作用下壓實黏土微觀結構的研究主要集中在膨脹土方面，其研究成果也多應用于對壓實黏土結構土-水特征曲線的研究，對干濕循環(huán)作用下壓實黏土滲透系數(shù)與微觀結構之間的關系的研究還少見報道。

本文以填埋場壓實黏土封場覆蓋層為工程背景，借助環(huán)境土柔性壁滲透儀和壓汞儀（MIP）、掃描電鏡（SEM）等土壤微觀結構觀測設備，通過室內(nèi)模擬填埋場內(nèi)部高溫及外部干濕交替的氣候環(huán)境，系統(tǒng)開展了壓實黏土在反復干濕循環(huán)作用下滲透特性和微觀結構演化規(guī)律試驗研究，從微觀層次揭示了干濕循環(huán)作用對不用初始壓實度與不同尺寸壓實黏土試樣滲透系數(shù)影響差異的內(nèi)在本質。本研究成果可為填埋場壓實黏土封場覆蓋層優(yōu)化設計與安全評價提供理論依據(jù)，同時可為其他工程壓實黏土防滲結構提供理論參考和試驗參數(shù)。

2 材料和方法

2.1 試驗材料

本次試驗土壤取于武漢市洪山區(qū)，為武漢市地鐵2號線（在建）隧道開挖土壤，天然干密度為1.55 g/cm3，天然含水率為20.3%，其他物理參數(shù)如表1 所示。由表可知，該土壤屬于低液限粉質黏土。該類土壤在武漢地區(qū)分布廣泛，且常用于該地區(qū)填埋場封場覆蓋防滲層。將土壤風干過2 mm 篩，進行輕型擊實試驗，得到最優(yōu)含水率為19.5%，最大干密度為1.74 g/cm3。并通過X 衍射儀測得土壤礦物成分如表2 所示。

表2 土壤礦物成分Table 2 Mineral compositions of soil

2.2 試驗方法

2.2.1 試驗儀器

滲透試驗采用美國GEOEQUIP 生產(chǎn)的PN3230M環(huán)境土柔性壁滲透測試系統(tǒng)。微觀結構特征試驗采用美國QUANTACHROME公司生產(chǎn)的Poremaster33型壓汞儀和Quanta250 型掃描電鏡。

2.2.2 試驗工況

根據(jù)《生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場技術規(guī)程》[2]，當采用壓實黏土作封場防滲層時，其壓實度不得小于90%。據(jù)此，本文滲透試驗選擇3 種壓實度（90%、94%、98%分別命名為C90、C94和C98）作為本次滲透試驗試樣的初始壓實度，對應干密度分別為1.57、1.64、1.71 g/cm3。根據(jù)已有研究成果[7]，黏土經(jīng)過3 次干濕循環(huán)后土中孔隙結構趨于穩(wěn)定，本文將最高干濕循環(huán)次數(shù)設置為3 次（實際為4 種干濕循環(huán)狀態(tài)0～3 次，分別命名為DW0、DW1、DW2和DW3）。為探討試驗試樣尺寸對滲透系數(shù)的影響，結合試驗儀器試樣尺寸，本文選擇直徑為30、5 cm兩種尺寸作為本次試驗的試樣直徑?？紤]到邊界效應，參考文獻[7-8]中不同尺寸滲透試驗試樣高度的選取標準，本次試驗大小尺寸試樣高度分別為10、5 cm，根據(jù)壓實度與干濕循環(huán)次數(shù)以及試樣尺寸的各種搭配，共計24 種工況。

根據(jù)滲透試驗工況，選取初始壓實度為90%和98%的壓實黏土在干濕循環(huán)前和3 次干濕循環(huán)后做微觀試驗。2 種壓實度、2 種干濕循環(huán)狀態(tài)（0和3次），共計4 種工況。

2.2.3 試樣制作方法

（1）滲透試樣制作方法

本次試驗采用壓實法制樣。將土壤風干碾碎過2 mm 篩，加水配置成含水率為19.5%（最優(yōu)含水率）的土壤。根據(jù)預設壓實度計算稱量試樣所需土壤質量，在制樣筒中分4 層壓實成型（試樣制作過程如圖1 所示）。

圖1 試樣制作與滲透試驗過程Fig.1 Process of specimen preparation and permeability testing

（2）微觀試樣制作方法

微觀試驗試樣由干濕循環(huán)前和3 次干濕循環(huán)后小尺寸滲透試驗試樣切割制作。滲透試驗結束后將試樣等分成上、中、下3個柱體（在試樣側壁沿徑向淺層切割一周然后掰分），然后放入液氮中冷凍，并迅速放入真空冷凍干燥器中干燥48 h。冷凍干燥后，在中間柱體中心處切割約直徑9 mm×高10 mm的柱體用于MIP 試驗，在上或者下柱體中心處切割邊長約10 mm 的立方體（保留原掰分面），用于SEM試驗。

2.2.4 試驗過程

為使室內(nèi)試驗更接近填埋場封場覆蓋層實際工程狀態(tài)，根據(jù)文獻[3]的研究（填埋場內(nèi)部溫度達70℃，封頂處高達50℃）。本文將試樣放在特制飽和器（飽和器內(nèi)徑為30 cm，高為12 cm）中浸泡飽和24 h，然后放入環(huán)境土柔性壁滲透儀中反壓飽和12 h（滲透試樣安裝過程如圖1 所示），然后在圍壓50 kPa、滲透壓20 kPa 條件下滲透12 h，并記錄試驗數(shù)據(jù)。滲透試驗完成后，將試樣取出，放入50℃烘箱中48 h，每隔一定時間對試樣進行拍照，觀察干縮過程中壓實黏土開裂特性，反復上述步驟，直到預設干濕循環(huán)次數(shù)。

3 結果與分析

3.1 干濕循環(huán)作用下壓實黏土層滲透試驗結果

3.1.1 干濕循環(huán)作用下壓實黏土層開裂特性

圖2為干濕循環(huán)過程中大尺寸試樣收縮開裂過程形態(tài)特征，由圖可知，在試樣脫水過程中，大尺寸試樣中裂隙從試樣周邊逐漸向中心擴展，擴展一定距離后分叉擴展。裂隙在垂直方向穿透整個試樣。

圖3為土壤完全脫水后，小尺寸（直徑為5 cm）、大尺寸（直徑為30 cm）以及試驗取土附件土壤表層開裂形態(tài)特征。土壤完全脫濕后，小尺寸試樣只發(fā)生體積收縮，而無明顯裂紋出現(xiàn)。其原因主要是試樣尺寸較小時，試樣內(nèi)部土壤均勻性較好，土壤均勻脫水，無拉裂區(qū)出現(xiàn)。并且，試樣較小時，土壤內(nèi)部脫水時間減少，難以形成較大的含水率梯度，加之試樣干縮過程中周邊無位移限制條件，從而導致小尺寸試樣在干收過程中未出現(xiàn)干縮裂縫。土壤完全脫濕后，大尺寸試樣與取土附件表層土開裂形態(tài)基本相同，但試樣周邊裂隙單元面積明顯大于中間兩裂隙單元的面積。說明大尺寸試樣邊界依然影響著試樣開裂形態(tài)。大尺寸試樣雖然大于該類土壤的最小開裂尺寸，但卻小于該類土壤開裂后的最小特征單元。

圖2 脫濕過程中大尺寸滲透試樣開裂形態(tài)Fig.2 Crack characteristics of large-size specimen during drying process

圖3 土壤脫水后開裂形態(tài)Fig.3 Crack characteristics of CCL after dewatering

3.1.2 干濕循環(huán)作用下壓實黏土層滲透特性

根據(jù)上述試驗方案，測得不同初始壓實度和干濕循環(huán)次數(shù)下大尺寸、小尺寸壓實黏土滲透系數(shù)變化情況如圖4 所示。

為分析干濕循環(huán)前、后壓實黏土滲透系數(shù)與孔隙結構的變化，定義某一參數(shù)X 在3 次干濕循環(huán)后的變化量為ΔX（ΔX＞0為增加量，ΔX＜0為減少量）與變化比例δX計算式分別為

式中：X0、X3分別為該參數(shù)X 在干濕循環(huán)前和3 次干濕循環(huán)后的值。

圖4 干濕循環(huán)作用下大、小尺寸壓實黏土滲透系數(shù)變化規(guī)律Fig.4 Variations of permeability coefficient for compacted clay during wetting-drying cycles

根據(jù)式（1）、（2）計算得到3 次干濕循環(huán)后壓實黏土滲透系數(shù)K 的變化量ΔK 與變化比例δK如表3 所示。

表3 3 次干濕循環(huán)后壓實黏土滲透系數(shù)的增加量及其比例Table 3 Increments and increment rates ofpermeability coefficient for compacted clay after three times of wetting-drying cycles

由圖4(a)與表3 可知，干濕循環(huán)前，壓實黏土初始滲透系數(shù)隨著壓實度的增加逐漸減小，3 種壓實度黏土中，只有C98 的壓實黏土能滿足填埋場封場覆蓋系統(tǒng)防滲要求，《生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場技術規(guī)程》[2]中規(guī)定壓實黏土滲透系數(shù)需小于1×10-7cm/s）。隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，3 種壓實度大尺寸黏土層滲透系數(shù)均成上升趨勢。經(jīng)3 次干濕循環(huán)后的滲透系數(shù)的增加量隨著初始壓實度的增加逐漸減小，但其增加比例隨著初始壓實度的增加逐漸增大。干濕循環(huán)作用下，壓實黏土滲透系數(shù)的增加主要發(fā)生在第1 次干濕循環(huán)后，經(jīng)3 次干濕循環(huán)后滲透系數(shù)基本穩(wěn)定，且低壓實黏土C90 穩(wěn)定時刻滲透系數(shù)仍明顯高于高壓實黏土C98。

由圖4(b)和表3 可知，干濕循環(huán)前，相同壓實度黏土在不同試樣尺寸條件下測得的滲透系數(shù)基本相同，但隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，相同工況條件下（壓實度和干濕循環(huán)次數(shù)相同）壓實黏土滲透系數(shù)卻發(fā)生明顯差別。具體表現(xiàn)在：干濕循環(huán)作用下，大、小兩尺寸高壓實黏土滲透系數(shù)變化規(guī)律基本相同，但3 次干濕循環(huán)后小尺寸試樣滲透系數(shù)的增加量略小于大尺寸滲透試樣；大、小兩尺寸中壓實黏土滲透系數(shù)的變化趨勢基本相同，但3 次干濕循環(huán)后小尺寸滲透系數(shù)的增加量明顯低于大尺寸試樣；干濕循環(huán)作用下，小尺寸低壓實黏土滲透系數(shù)的變化規(guī)律出現(xiàn)反?，F(xiàn)象，經(jīng)3 次干濕循環(huán)后，小尺寸試樣滲透系數(shù)反而減小。

3.2 干濕循環(huán)前、后壓實黏土微觀結構特征試驗結果

3.2.1 干濕循環(huán)作用下壓實黏土孔徑分布特征

圖5為干濕循環(huán)前、后壓實黏土孔徑分布函數(shù)，由圖可知，該壓實黏土孔徑分布主要集中在0.4～20 μm 的孔徑范圍內(nèi)，同時該區(qū)域也是壓實度和干濕循環(huán)作用的主要影響區(qū)域。根據(jù)文獻[17]中孔徑分類方法，結合本試驗壓實黏土孔徑分布特點，將壓實黏土孔徑分為5 種類型：微裂隙（＞100 μm）、大孔（＞20 μm）、中孔（5～20 μm）、小孔（0.4～5 μm）、微孔（＜0.4 μm）。其中：大孔主要為團聚體間的孔隙，中孔主要為團聚體內(nèi)的孔隙，小孔主要為顆粒間的孔隙，微孔主要為顆粒內(nèi)的孔隙。

圖5 干濕循環(huán)作用下壓實黏土孔徑分布函數(shù)Fig.5 Pore size distribution functions of compacted clay during wetting-drying cycles

根據(jù)上述孔徑分類方法，得到干濕循環(huán)前、后壓實黏土各類孔隙體積和孔隙體積變化比例（如圖6所示）。由圖6 可知，隨著壓實度的提高（C90→C98），各類孔隙體積（除微孔外）均減小，各類孔隙體積的減少量差別較大，但減少比例基本一致。微孔變化較少，進一步證明了顆粒間孔隙的不可壓實性。隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加（DW0→DW3），壓實黏土發(fā)生不可逆的體積收縮，經(jīng)3 次干濕循環(huán)后，土壤總孔隙體積減少比例高達 11.5%（C90）和6.0%(C98)，同時也說明提高壓實度可減少土壤體積的不可逆收縮，抑制壓實黏土宏觀裂隙的發(fā)展。并且大孔和微裂隙的體積增加，大孔增加比例分別為25.7%（C90）和53.9%（C98），微裂隙增加比例分別為3.1%（C90）和41.7%（C98），說明干濕循環(huán)作用下高壓實黏微裂隙發(fā)育明顯高于低壓實黏土。

3.2.2 干濕循環(huán)作用下壓實黏土孔隙結構特性

為直接觀察壓實度和干濕循環(huán)作用對壓實黏土微觀結構的影響，本文對低壓實（C90）和高壓實（C98）黏土在干濕循環(huán)前與3 次干濕循環(huán)后的試樣進行了SEM 試驗研究，試驗結果如圖7(a)所示（掃描倍數(shù)為300）。從圖可知，干濕循環(huán)前，低壓實黏土（C90）以小團聚體結構為主，團聚體間孔隙較為分散，隨著壓實度增加，小團聚體結構逐漸形成大團聚體結構，團體間孔隙逐漸集中。經(jīng)過3次干濕循環(huán)后，高、低兩種壓實度黏土均以大團聚體為主，并且團聚體更密實。

圖6 干濕循環(huán)前、后壓實黏土各類孔隙體積與相對變化量Fig.6 Pore volume and variation rate of various pores in compacted clay before and after wetting-drying cycles

為觀察干濕循環(huán)前、后孔隙面積與連通性的變化，本文對SEM 結果進行二值化處理（如圖7(b)所示）并統(tǒng)計了各圖片中不同類型孔隙的面積與個數(shù)（如表4 所示），二值化處理與孔隙結構參數(shù)的統(tǒng)計方法參考文獻[18]。由圖7(b)和表4 可知，由SEM 統(tǒng)計的孔隙面積變化趨勢與MIP 統(tǒng)計結果基本一致。經(jīng)3 次干濕循環(huán)后，高壓實黏土中孔隙連通性明顯增加，并伴有微裂隙出現(xiàn)。而經(jīng)3 次干濕循環(huán)后，低壓實黏土沒有微裂隙出現(xiàn)，雖然大孔面積增加，但孔隙多成孤立狀，連通性并未增加，其原因可能是起到連通大孔作用的中孔面積與數(shù)量急劇減少所致。

表4 干濕循環(huán)前、后高低壓實黏土孔隙面積與個數(shù)統(tǒng)計Table 4 Area and number of pore in high-compacted and low-compacted clays before and after wetting-drying cycles

圖7 干濕循環(huán)前、后壓實黏土掃描電鏡試驗結果Fig.7 SEM results of compacted clay before and after wetting-drying cycles

3.3 干濕循環(huán)作用對壓實黏土滲透系數(shù)影響分析

3.3.1 初始壓實度對滲透系數(shù)影響分析

經(jīng)3 次干濕循環(huán)后，小尺寸低壓實黏土滲透系數(shù)明顯降低，在Phifer 等[20]的研究成果中亦有類似現(xiàn)象（干濕循環(huán)后壓實黏土滲透系數(shù)降低）出現(xiàn)。其給出的原因是：干濕循環(huán)作用下小尺寸滲透試樣發(fā)生不可恢復的體積收縮但未開裂所致。已有研究表明[20]，壓實黏土滲透系數(shù)除其礦物成分外，主要受大孔和裂隙影響。由干濕循環(huán)前、后低壓實黏土微觀結構試驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)3 次干濕循環(huán)后，小尺寸滲透試樣無宏觀裂隙出現(xiàn)，但試樣體積收縮嚴重（3次干濕循環(huán)后低壓實黏土總孔隙減少比例為11.4%）。雖然大孔體積略有增加，但連通大孔作用的中孔和小孔體積大幅度減少導致大孔之間更加孤立，連通性明顯降低。由此導致多次干濕循環(huán)后，小尺寸低壓實黏土滲透系數(shù)減小。

而經(jīng)3 次干濕循環(huán)后，小尺寸高壓實黏土滲透系數(shù)增大，干濕循環(huán)作用對壓實黏土滲透系數(shù)的作用效果與滲透試樣初始壓實度有關。由干濕循環(huán)前、后高壓實黏土微觀結構試驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)3 次干濕循環(huán)后，小尺寸高壓實黏土滲透試樣體積亦發(fā)生不可逆的收縮，但高壓實黏土試樣體積收縮相對低壓實黏土卻小很多（高壓實黏土總孔隙減少比例為6.0%）；同時，盡管高壓實黏土總孔體積減小，但流體的主要滲透通道（大孔）的體積卻明顯增大（大孔體積的相對增加量為41.6%），而且大孔之間的連通性明顯增加；并且，3 次干濕循環(huán)后，高壓實黏土出現(xiàn)微裂隙。上述原因導致干濕循環(huán)后小尺寸高壓實黏土滲透系數(shù)明顯增加。

由以上分析可知，干濕循環(huán)對不同壓實度黏土小尺寸試樣滲透系數(shù)的影響明顯不同，其原因主要是干濕循環(huán)作用下不同初始壓實度黏土結構損傷存在差異所致。已有研究表明：干濕循環(huán)過程中，土壤內(nèi)部水分的非均勻變化，導致土壤內(nèi)部非均勻變形是致使土壤結構破壞的根本原因[21]。高壓實黏土初始滲透系數(shù)低，脫濕過程中內(nèi)部水分難于散發(fā)，但一旦外界環(huán)境（如持續(xù)的高溫干燥環(huán)境）致使壓實黏土表層水分持續(xù)蒸發(fā)而達到某一水平，高壓實黏土內(nèi)部在脫濕過程中將形成更大的含水率梯度（與低壓實黏土相比）。因此，干濕循環(huán)作用下高壓實黏土微觀結構的損傷大于低壓實黏土。最終導致干濕循環(huán)作用下高壓實黏土滲透系數(shù)的增加大于低壓實黏土。

3.3.2 試樣尺寸對壓實黏土滲透影響分析

干濕循環(huán)前，壓實黏土內(nèi)部結構均勻，無明顯微觀與宏觀裂隙存在，其滲透系數(shù)主要由土壤孔徑分布和孔隙連通性控制。相同壓實度條件下，大、小兩尺寸滲透試樣滲透系數(shù)差別不大，說明試樣尺寸對壓實黏土內(nèi)部初始孔隙結構影響不明顯。

經(jīng)3 次干濕循環(huán)后，相同初始壓實度大、小兩壓實黏土滲透系數(shù)發(fā)生不同的變化趨勢。對大尺寸滲透試樣而言，因試樣尺寸較大，試樣脫濕過程中內(nèi)部水分的不均勻性大于小尺寸試樣，因此，在脫濕過程中大尺寸試樣出現(xiàn)大量宏觀裂隙（如圖2 所示）。完全脫濕試樣再次飽和后，由于裂隙單元體（如圖3 中多邊形裂隙單元）體積收縮不能完全恢復，試樣飽和后，大尺寸試樣在脫濕過程中形成的宏觀裂隙不能完全閉合。由于干濕循環(huán)作用下大尺寸試樣內(nèi)部存在大量未閉合和宏觀裂隙，導致大尺寸試樣滲透過程中除孔徑相對較小的管道流外，還可能存在裂隙流等優(yōu)勢流。因此，干濕循環(huán)作用后，相同初始壓實度大尺寸試樣滲透系數(shù)增加量大于同等工況條件下的小尺寸試樣滲透系數(shù)增加量。

通過比較干濕循環(huán)前、后高低兩壓實黏土總孔隙的變化可知，經(jīng)3 次干濕循環(huán)后，高、低兩壓實黏土的總孔隙體積減少比例為11.4%和6.0%，進一步證實了干濕循環(huán)作用后壓實黏土孔隙收縮不能完全恢復。同時，由于干濕循環(huán)后高壓實黏土不可恢復的孔隙體積大大小于低壓實黏土，因此，大尺寸高壓實黏土試樣內(nèi)部未閉合的宏觀裂隙體積小于低壓實黏土試樣。因此，經(jīng)3 次干濕循環(huán)后，高壓實大尺寸試樣滲透系數(shù)的增加量明顯低于大尺寸低壓實黏土試樣。

4 結 論

（1）干濕循環(huán)前，相同壓實度大、小兩種尺寸滲透試樣所測滲透系數(shù)基本相同，低（C90）、（C94）、高（C98）3 種壓實度黏土滲透系數(shù)分別為4.8×10-6、8.33×10-7、6.259×10-8cm/s。經(jīng)3 次干濕循環(huán)后，不同尺寸、不同壓實度黏土滲透系數(shù)增加量卻存在明顯差異。相同壓實度條件下，大尺寸試樣滲透系數(shù)增加量大于小尺寸試樣。相同試樣尺寸條件下，小尺寸高壓實黏土滲透系數(shù)的增加量大于小尺寸低壓實黏土，而大尺寸高壓實黏土滲透系數(shù)的增加量卻小于低壓實黏土。

（2）經(jīng)3 次干濕循環(huán)后，小尺寸低壓實黏土體積發(fā)生了不可逆的收縮，土壤總孔隙體積減少比例高達11.5%，由此導致其團聚體間孔隙連通性減弱，滲透系數(shù)降低；而小尺寸高壓實黏土總孔體積收縮比例小于低壓實黏土，并且大孔體積增加比例高達41.6%，同時伴有微裂隙發(fā)育，因此，其3 次干濕循環(huán)后滲透系數(shù)大幅度增加。

（3）干濕循環(huán)作用下，小尺寸試樣只收縮不開裂，其無法體現(xiàn)干濕循環(huán)作用下壓實黏土層內(nèi)部干縮裂隙對其滲透性能的影響，因此，其滲透試驗結果不宜作為評價壓實黏土長期防滲性能的評價指標。而大尺寸試樣裂隙發(fā)育與現(xiàn)場壓實黏土裂隙發(fā)育相似，其內(nèi)部大量未閉合宏觀裂隙致使其滲透系數(shù)增加量大于小尺寸試樣。提高壓實度可明顯降低干濕循環(huán)作用下未閉合宏觀裂隙對滲透系數(shù)的影響。

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