土工织物粘土垫层

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摘要：因素在过去10年间，设计工程师和环保部门日益喜欢更多地用土工织物粘土垫层来代替密实的粘土层。由于它们的低导水率（Kw＜1010m／s）和廉价的成本常常用在铺盖或废物池的底部，以阻止废物的扩散.......

关键词：土工织物粘土垫层

1．简介

因素在过去10年间，设计工程师和环保部门日益喜欢更多地用土工织物粘土垫层来代替密实的粘土层。由于它们的低导水率（Kw＜1010m／s）和廉价的成本常常用在铺盖或废物池的底部，以阻止废物的扩散。除了在环保方面用做废渣地的垫层外，GCLs还用作运输设施（公路和铁路）和岩土工程的环保隔离带，诸如：用做防护层来最大限度地减少在公路交通事故中由于化学物品的溢出和渗流所造成的地表下污染。GCLs还用做加油站地下油罐的第二防护层来防止地下水污染，也单独用于渠道、池塘或地面蓄水设施。GCLs之所以如此受重视，源于两个因素：

①有关GCLs材料的特性更详尽的知识都可以在大量的现有研究文献中找到，以年为序，大致归纳如下：关于GCLs的VSEPA研究会（1993）。关于GCLs的国际谈论会Numberg德国（1994），有关GCLs试验和应用标准的ASTM座谈会，Atlanta；美国（1996）、GeoBento，巴黎，法国（1998）和土工织物及土工膜在GCLs中的应用专题讨论会（2000）。另外，大量以土工合成、土工技术、地质环境杂志和会议纪要等为参考，关于GCLs的论文已经出版。

②规划、设计者信心的增长。

这篇论文将总结在过去10年间的重要研究发现。

2．土工合成粘土垫层

GCLs是一薄层钠质或钙质，膨润土与一层或多层土工合成物构成的。土工合成物为土工织物或土工膜。基本的GCLs通过胶、针刺或编织方法同两面都有土工织物包裹的膨润土结合而成。针刺过程可以使上层的土工织物纤维穿过膨润土和下层土工织物连成一个整体。穿透底层土工织物的纤维靠自身纠缠和摩擦或通过加热的方法使它们同底部土工织物层结合在一起。可能在两层织物和膨润土间产生更强的结合力（用这种方法做的GCLs可叫做热锁合GCLs″）；同样可以用平行的几行纱线把全部的土工合成织物—膨润土、合成物缝合在一起。

对于以土工膜为骨架的GCL，用无污染的胶将膨润土同土工膜粘在一起，并用敞口的螺旋纺织的土工织层粘在膨润土外，以便在安装时起到保护作用。由于产品的适应性和迅速的革新，不同类型的GCLs的特性可能各不相同，GCLs间最重要的区别是用在GCLs中膨润土的形式和矿物成分的差异。例如：粉末状和颗粒状；钠质或钙质等等方面的区别，土工织物类型（例：编织与不编织）或附加土工膜及结合方法。

GCL的最重要的优点是其有限的厚度，适应土层或废渣层下的不均沉降，易安装和低造价。另一方面这和有限厚度的隔离层具有以下特性：①对机械性意外事件所表现出的弱点；②有限的吸附量；③如果GCLs铺在不能提供冲淡的矿物或分层之下，可以想象，矿物会严重流失。甚者，GCLs与其它浸析液水合（而不与纯水），膨润土将表现较小膨胀并降低阻水效果。GCLs的优点与缺点归纳如表1。

表1GCLs的优点及缺点。

在GCLs被不断广泛应用的同时，它们也正在被深入研究，尤其是对于它们的水力性质和扩散性、化学兼容性、机械表现性、耐久性和透气性等方面的研究。

3．导水率、化学共存性和扩散

GCLs的水力学特性在很大程度上取决于膨润土的导水率。唯一例外的是结构中含有用线缝合的土工膜的GCLs。总体而言，不同类型土工织物——GCLs的导水系数大约在2×1012～2×1010m／s间变动，取决于采用的界限压力。GCLs导水系数的降低是由在较高压力下形成的较低空隙率而产生的。更重要的是，对于一个给定的渗透性的GCLs空隙率与导水系数（K）之间表现出很强的相互联系。