DOI:10.13379/j.issn.1003-8825.202208030开放科学（资源服务）标识码（OSID）高压实膨润土膨胀渗透各向异性研究曹帅，毛耀建，陈宝（同济大学土木工程学院，上海200092）摘要：采用自主设计的膨胀渗透各向异性试验系统，对平行压实方向与垂直压实方向的高庙子膨润土试样开展膨胀力试验与饱和渗透试验，研究初始干密度对两个方向的膨胀、渗透各向异性影响规律，并从膨润土的膨胀机理和压实效应分析膨胀力各向异性机理。结果表明：平行压实方向与垂直压实方向膨胀力均随干密度增加而呈指数增长；单向压实的膨润土试样膨胀力具有各向异性特征，膨胀力在垂直压实方向始终小于平行压实方向，膨胀力各向异性系数随干密度增加而降低，且当干密度超过1.5g/cm3时，膨胀力各向异性系数降低明显；在垂直压实方向上膨润土渗透系数略高于平行压实方向，但两者差异不大，表明单向压实作用对膨润土渗透各向异性特征影响不明显。关键词：膨润土；压实效应；膨胀力；渗透系数；各向异性中图分类号：TU43文献标志码：A文章编号：1003−8825(2023)01−0007−060引言Pusch（1978）最早提出了将高压实膨润土作为缓冲/回填材料。为确保缓冲/回填材料的缓冲密闭性，膨润土块通常被压实至一定干密度状态，以确保其膨胀力能到达设计要求[1-2]。高压实膨润土块的膨胀特性已有不少研究成果，然而这些试验研究大多局限于探讨膨润土块在平行压实方向上的相关特性，即在评估膨润土的膨胀特性时，膨润土块被认为是各向同性的[2]，这不能客观全面地反映膨润土真实特性。地质处置库中使用的高压实膨润土块通常是通过单向压实制成的[3-4]，在单向压实的过程中，活塞与模具的约束使得膨润土块各向受力不均，压实方向的应力大于周边模具约束的应力。而膨润土中的主要矿物成分蒙脱石具有非常高的纵横比[5]，单向压缩作用下膨润土骨架变形示意，见图1。图1单向压缩作用下膨润土骨架变形示意在较大的三向应力作用下，土颗粒间片层结构被破坏，联结方式可能发生变化，颗粒排列的方向和力的方向垂直，土颗粒和组构单元的排列呈现出明显的方向性。在单向压实作用下，土体产生了各向异性的微观结构，这种微观结构上的变化可能使得膨润土的膨胀、渗透特性产生各向异性。已有学者针对高压实膨润土块的膨胀、渗透各向异性特征进行研究，胡畔等[6]利用自主设计膨胀仪研究掺砂膨润土的膨胀力随时间的发展规律和两向膨胀力的关系，膨润土/砂混合物的最大膨胀力随着混合物的初始干密度和膨润土含量增...
