金属矿山

作者：佘剑波,李帅,鲜少华汤友生徐俊,左冬立卢正

单位：1.湖北省城市地质工程院,湖北 武汉 430050;2.湖北地矿建设工程承包集团有限公司,湖北 武汉 430050; 3.中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程安全全国重点实验室,湖北 武汉 430071; 4.武汉市政工程设计研究院有限责任公司,湖北 武汉 430023;5.中国联合工程有限公司,浙江 杭州 310052

关键词：膨胀土,非膨胀性黏土,自然电位,溶质运移,室内模型试验,

基金：湖北省自然科学基金项目(编号:2023AFD214,2025AFD459);湖北省重点研发计划项目(编号:2024BCB081);岩土力学与工程安全全国重点实验室开放基金项目(编号:SKLGGES-024033);湖北省地质局科技项目(编号:KJ2025-46);湖北省自然资源科技项目(编号: ZRZY2025KJ43)。

非膨胀性黏土(Cohesive non-swelling soil,CNS)包边技术是膨胀土地区广泛采用的工程处置方法。为探究在降雨入渗过程中包边土溶质运移对膨胀土电化学性质以及宏观变形的影响规律,基于动电机制,通过设置4组CNS覆盖层模型试验,开展了注水饱和条件下的膨胀变形、土体孔隙液离子浓度以及自然电位差监测,分析了水分入渗、溶质运移与膨胀土层的变形、电位差之间的联系。试验结果表明:① CNS层中的Ca2+、Mg2+等阳离子会向下迁移并聚集在膨胀土层中,产生的离子交换作用以及在孔隙中形成的离子环境改善了膨胀土的电化学性质,在宏观上表现为对其膨胀变形的抑制作用;② CNS层越厚,迁移聚集在膨胀土中的阳离子浓度越高,对其变形发展的抑制效果越显著;③ 土体渗流场变化以及溶质迁移分布与膨胀土层、CNS层的电位差之间具有明显的相关性,通过监测自然电位差,可判断水分入渗过程中阳离子迁移的变化情况,以及对膨胀土电化学性质改善和变形发展抑制的程度。研究成果可为自然电位法在膨胀土地区工程安全监测中的应用提供参考。

来源：2025年第11期

《金属矿山》期刊编辑部

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