大坝心墙料分散性及处理措施试验研究

陈劲松,顾缬琴，盛小涛, 定培中

(1.长江科学院 a.岩土力学与工程重点实验室; b.国家大坝安全工程技术研究中心，武汉　430010；2.长江航道规划设计研究院 工程检测中心，武汉　430011)



大坝心墙料分散性及处理措施试验研究

陈劲松1a，1b,顾缬琴2，盛小涛1a，1b, 定培中1a，1b

(1.长江科学院 a.岩土力学与工程重点实验室; b.国家大坝安全工程技术研究中心，武汉430010；2.长江航道规划设计研究院 工程检测中心，武汉430011)

摘要：分散性黏土是一种特殊土，具有易被水冲蚀的特性。随着国内外土石坝发展迅速，心墙土的选择范围也不断扩大，能否选用分散性黏土作为心墙填料以及分散性黏土在反滤层保护下防渗效果如何，是工程设计中十分关心的问题。针对某水利枢纽2个料场的心墙料取样开展了与分散性有关的试验研究，通过针孔、碎块、孔隙水溶液及双比重计4种室内试验鉴定方法对心墙料的分散性进行判定。对分散性心墙料掺加不同比例的水泥或生石灰进行了改性，并对改性前后的心墙料渗透特性和反滤保护措施效果进行对比研究。试验成果表明：料场的部分心墙料具有分散性；2个料场的土料在水泥掺量3%或者生石灰掺量3%～5%的情况下，基本可以消除土料的分散性；经过掺水泥或石灰等方式改性的心墙料比未掺改性材料的心墙料能承受的水力比降更高；在合适的反滤料保护下，分散性黏土能承受较高的水力比降，在裂缝等不利情况下有良好的自愈能力。

关键词：心墙料；分散性土；改性土；裂缝自愈；反滤保护

1研究背景

分散性黏土是一种特殊土，具有易被水冲蚀的特性，遇到低含盐量的水就会分散流失，在低含盐量水中(或纯净水中)细颗粒之间的黏聚力大部分甚至全部消失，呈团聚体存在的颗粒体自行分散成原级的黏土颗粒。分散性土在水中分散的实质是土粒间的连结在水的作用下破坏的过程，也是土粒间斥力超过吸引力，使得相互排斥作用占优势的结果。在土-水体系中，土粒间排斥作用与土粒表面扩散双电层的发育程度密切相关，当双电层充分扩展，土-水体系由动力学和热力学均不稳定的状态变成基本上相对稳定的状态，处于这种稳定状态的分散土粒可以随水流动，为土体的渗透变形和破坏提供了条件。它的工程特性是抗冲能力很低，容易出现大面积冲蚀孔洞或发生突然的管涌破坏，并且容易造成堤坝管涌、路基失稳等，危害性很大。随着国内外土石坝发展迅速，心墙土体选择范围也不断扩大，在大坝运行初期，防渗体更容易因土拱效应和不均匀沉降而形成水平向和垂直向的非贯通性和部分贯通性裂缝，在水流的作用下易引起防渗体的冲蚀破坏，进而危及整个大坝的安全。因此，能否选用分散性黏土作为心墙填料以及分散性黏土在反滤层保护下防渗效果是工程设计中十分关心的问题。本文以某水利枢纽心墙料试样开展了相关试验研究。

2试样来源及土工试验成果

取样地点位于该枢纽的2个心墙料料场(L和Y)。每个料场布置6个取样点，其间距为300 m，取样深度为50～100 cm。

2.1物理力学性能试验

心墙料物理力学性能试验成果见表1(下标数字10和17分别代表试验中锥体沉入土中10和17 mm)。从表1可以看出，L料场除L1取样点外，其余各点土样均以黏粒(<0.005 mm)为主，含量为41.0%～62.3%，按塑性图划分为低液限黏土(CL)；L1取样点以砂粒(0.25～0.075 mm)为主，定名为黏土质砂。Y料场除Y2取样点外以粉粒(0.075～0.005 mm)为主，含量为56.4%～65.9%，按塑性图划分为低液限黏土(CL)；Y2点以黏粒(<0.005 mm)为主，亦定名为低液限黏土。

2.2土样成份分析试验

对土样进行了化学盐类分析、全量分析和矿物成份分析以初步判断其分散性，试验表明：

(1) 土的pH值均>8.5，属碱性土料。由于黏土颗粒表面和边缘有可能暴露出来的羟基具有分解的趋势，会受到pH 值的强烈影响：pH 值越高，H+进入溶液的趋势越大，颗粒的有效负电荷就越大。并且暴露在黏土矿物边缘的氧化铝是两性的，在pH值较高情况下表现为负电性，并使悬液稳定或黏土颗粒分散。土呈碱性时，土粒表面易于形成扩散双电层使颗粒趋于分散，这种土一般分散度较高，塑性较大，遇水易于膨胀，失水易于收缩，所以认为pH值较高的土样是其可能产生分散性的原因之一。

表1　心墙料土工试验成果Table 1　 Geotechnical test results on core-wall materials

(2) 通过全量分析试验可知，黏土矿物组成以伊利石为主，伊利石含量为25%～34%，另外，还有2%～7%的伊蒙混层矿物。由于伊利石是较不稳定的风化中间产物，伊利石如果全部脱钾，就与蒙脱土一样，若部分脱钾就部分具有蒙脱土的性质，部分脱钾的伊利石若大量吸附钠离子，就会象钠蒙脱土一样具高分散性。

综上所述，2个料场黏土样的pH值均呈弱碱性，Na+离子含量不高，黏土矿物组成以伊利石为主，含少量伊蒙混层矿物。初步定性判断，可能具有一定的分散性，但分散性程度需要通过试验鉴定确定。

3心墙防渗料分散性鉴定试验成果

目前国内对分散性黏土的测试虽有多种方法[1-4]，但尚无统一的试验规程，一般还是遵循1976年6月美国材料试验学会(ASTM)第79次年会期间提出的方法。在鉴定分散性黏性土时，都应做由美国水土保持局(SCS)首创的4个基本室内试验，即：碎块试验、针孔试验、孔隙水溶液试验和双比重计试验。本次试验研究中，采用蒸馏水形成恒定水头，对12组土样，分别进行分散性黏土的针孔试验、土块试验、孔隙水溶液中阳离子全量检测等试验。按照危险性程度由低到高的顺序，鉴定结论有3种，即非分散性、过渡性、分散性。结论一致时以针孔试验结果判别，当针孔试验和双比重计试验结论不一致时，以两者中更不利的结论来判别。

图1　针孔试验装置

3.1针孔试验

针孔试验是模拟在一定的水头作用下，在孔壁上的土体颗粒承受一定水流冲蚀能力的试验，当水流经过土壤孔隙时，若为分散性土，则土壤将随水流冲蚀、破坏。试验装置如图1所示。将土样按最大干密度装填后，穿过直径为1.0 mm的小孔，在5～102 cm水头下观察针孔在一定时段下受水流的冲刷、渗流量、渗流水的混浊程度，最终根据针孔的直径变化和渗流水的混浊程度来判定黏土的分散性。针孔试验能直接、定量地判别土样的分散性和胶粒的抗冲蚀性能，并且模拟了土体中的孔隙在渗透水流作用下所承受的冲蚀条件，被认为是较可靠的鉴别方法。分散性黏土的分散性与水中盐分有关，为确保试验成果的可靠性及可重现性，一般采用蒸馏水做试验。试验结果表明：12组土样在5～18 cm水头下均有一定冲蚀。

3.2碎块试验

碎块试验是将土块放入纯水中，观察土样在静水中的变化，可反映土颗粒在水中的分散程度以及胶粒的析出程度。该试验从胶体化学的基本观点出发，认为某些黏性土在水中分散的原因是胶体颗粒的析出。碎块试验是验证土样分散性的方法之一。试验结果表明：12组土样均在10 min内塌散，水由于胶粒悬液的析出而浑浊，因此具有一定的分散性。

3.3孔隙水溶液试验

孔隙水溶液试验的方法是把土样分别用蒸馏水拌和，直到含水率达到液限，用真空泵抽气过滤设备抽出孔隙水样，测定孔隙水样中的钙、镁、钠、钾4种金属阳离子，以mmol/L计，并求出其中钠离子含量的百分数。判断的标准：分散性黏土，钠离子百分比在60%以上；非分散性黏土，钠离子百分比在40%以下；侵蚀缓慢的中间状态土，即过渡型黏土，钠离子百分比在40%～60%之间。

试验成果表明：12组试样中，有8组试样的钠离子含量百分数在61%～72%之间，判定为分散性土；Y3号土样钠离子含量为45%，为过渡型黏土；Y1，L3，L6这3个土样的钠离子含量为0，为非分散性黏土。

3.4双比重计试验

由于分散性土中黏土颗粒极易变成悬浮质，因而可将土直接倒入蒸馏水中，仅用真空泵抽气，排除土块中的空气，进行比重计测试。得到土料中黏粒含量后，将这种黏粒含量与标准比重计试验得出的黏粒含量作比较，其比值的百分数(称为分散率)可以作为一种判断指标。根据《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》(SL251—2000)附录A.2.5要求，对12组土样进行双比重计试验，结果5个土样为过渡性土，另外7个土样为分散性土。

3.5分散性鉴定试验成果的综合判别

判别原则：以针孔试验和双比重计试验为准，当针孔试验和双比重计试验结论一致时以针孔试验结果判别；当针孔试验和双比重计试验结论不一致时，以两者中更不利的结论来判别。综合判别成果见表2。

4分散性土改性及改性前后渗透变形试验成果

目前国内水利工程[5-6]中，对于分散性土的处理措施一般有3种：①掺石灰或水泥改性；②控制含水量和压实容重的影响；③反滤保护。本项试验研

表2　料场心墙料分散性综合判别成果Table 2　Comprehensive analysis result of dispersibility of core-wall materials

究，着重进行了分散性土的改性以及反滤保护试验研究。

4.1分散性土改性试验研究

分散性土改性实质上是一种土质改良措施。分散性土中一价钠离子在土中的存在起到了分散剂的作用, 成为黏土分散的内在因素, 按感胶离子序, 含有二价钙离子的石灰分子(CaSO4) 或水泥(主要成分硅酸三钙3CaO·SiO2、硅酸二钙2CaO·SiO2、铝酸三钙3CaO·Al2O3)所产生的水化凝胶作用可吸附一价钠离子(Na+) , 使钠离子失掉对土颗粒的分散作用, 使分散土变为非分散土, 这是石灰或水泥能够改良土体分散性的微观机理。

选取试样Y1，Y3，L3，L6进行改性试验。生石灰掺量有5种：0.5%，1.0%，2.0%，3.0%，5.0%；水泥掺量也有5种：1.0%，3.0%，5.0%，6.0%，8.0%。试样制备方法如下：

(1) 称取颗粒分析试验所需土的质量，按质量百分比称取不同掺量的生石灰及水泥，将湿土分别与生石灰、水泥拌合后放入三角烧瓶内静置24 h；

(2) 将静置24 h后的生石灰土与水泥土加蒸馏水浸泡24 h。

不同掺量的生石灰或水泥的双比重计试验成果表明，水泥掺量在1%～3%间，生石灰掺量≥3%，均可使原来分散性的土不再具有分散性。

针孔试验与土块试验采用相应土样掺一定比例水泥或生石灰以后,按最优含水率和最大干密度制样。从试验成果看，水泥或生石灰掺量达到2%基本可以改变土样的分散性。

综合上述试验成果，2个料场土料在水泥掺量3%、生石灰掺量在3%～5%之间的情况下，基本可以消除土料的分散性。

4.2心墙防渗料改性前后渗透变形试验成果

心墙防渗料压实度按0.98控制，采用轻型击实。试样装填时不对仪器进行护壁处理。渗透变形试验在直径150 mm的垂直渗透仪内进行。根据改性试验成果，心墙料分别掺3%的石灰或水泥。限于篇幅，仅选取Y3土样的试验成果进行比较说明，见表3。

表3　心墙料改性前后渗透变形试验成果Table 3　Results of seepage deformation test before and after modification of core-wall materials

从试验成果来看，土料的渗透性都在i×10-6cm/s这个数量级上(1≤i≤9)，其防渗性能满足相关规范要求。其破坏形式为流土。但部分试样在试验过程中下游面观测到龟裂现象，土颗粒从裂缝中流失，同时伴以整体抬动，这可能与该土料具有分散性有关。总体而言，其渗透变形特性与普通黏性土心墙料无明显区别。掺入3%的石灰或水泥后，土样的渗透性保持在i×10-6cm/s数量级，但破坏比降值有了很大的提升。说明在试验环境下，掺入的Ca2+离子与土中的Na+离子发生了置换，使土样不再具有分散性，土样下游面完整无裂缝。其渗透破坏形式更接近于黏性土。虽然破坏比降的提高还可能与仪器的边壁效应有关，但是钙离子在分散土中形成的新的碳酸钙等不溶于水的物质使土样与仪器边壁的接触更紧密也是重要的原因之一。

5分散性土的保护措施试验研究

工程上对分散性土的保护措施主要有在上游迎水面铺设土工膜以及设置反滤层,以实现对心墙黏土料的反滤保护等。这一节主要研究反滤保护措施效果。

5.1分散性土反滤层工作原理

相关文献表明，当渗透水的水质很纯净时，分散性土的渗透变形特性具有无黏性土的特点。黏粒含量较低(<30%)的土，细颗粒在土体中处于不稳定状态，渗透破坏形式为管涌。即使黏粒含量较高的分散性土，也有可能表现出无黏性土的渗透变形特征。刘杰等[7]的研究表明，分散性土即使发生管涌或过渡型渗透破坏，导致土体渗透系数增大，但仍小于无黏性土。分散性土的这一特征就使得从土体中带出的颗粒淤塞反滤孔隙，而不致使淤塞后的反滤层的渗透系数小于渗透破坏后的土体渗透系数，这样反滤层不会失效。由于反滤层允许淤塞，反滤的颗粒组成中粗颗粒可较多一些，在运行中一旦发生渗透变形，土颗粒只能淤塞到反滤孔隙中，不会带出到反滤层以外，使反滤层的孔隙进一步减少，反滤作用进一步加强。根据这一机理，选择的反滤层若能保护住土中极细砂的颗粒，在反滤层与分散性土的接触面上就可进一步形成新的反滤屏障，从而充分保证分散性土不再继续产生渗透变形。分散性土的反滤层在防止渗透变形方面有2种作用：在小的水力比降下，它使土的孔洞或裂缝中的渗流速度不大于土中的冲刷流速，保证孔洞或裂缝由于土体的膨胀和崩解而自愈；在大的水力比降下，反滤层又起到阻止土颗粒流失的作用。流失的土颗粒在反滤层中淤塞形成新的反滤层，阻止渗透变形的发生。

5.2分散性土的反滤保护试验研究

普通黏土与分散性黏土的渗流破坏机理有所差异, 所以两者的反滤保护原理和准则是不同的。分散土的反滤机理在于阻止分散颗粒被水流带走, 使其在反滤层分界面逐渐累积并阻止分散颗粒的进一步流失,因而要求反滤砂的粒径较之普通反滤粒径小。刘杰认为，若用D20<0.5 mm的砂或砾质砂作为反滤层将具有足够的可靠性。本次反滤试验研究中，均采用D20=0.5 mm的砂砾石作为反滤层进行试验研究。

5.2.1心墙出现裂缝时的反滤保护试验

工程经验表明，在大坝运行的初期，心墙防渗体容易因土拱效应和不均匀沉降而形成水平向和垂直向的许多非贯通性和部分贯通性裂缝，成为防渗体中的集中渗流通道；随着水库水位的升高，由于水力劈裂作用使部分非贯通性裂缝也可能发展成贯通性裂缝，在水流的作用下易引起防渗体的冲蚀破坏，进而危及整个大坝的安全。因此，选用分散性黏土作为心墙填料是否会造成事故隐患，以及选用天然级配砂砾料作为反滤层能否在心墙出现裂缝时有效地形成裂缝自愈，起到反滤保护作用，是研究人员尤为关注的问题。刘杰认为，分散性土的反滤层在小的水力比降下，使土的孔洞或裂缝中的渗流速度不大于土的冲刷流速，保证孔洞或裂缝由于土体的膨胀和崩解而自愈，渗流量趋近于0。为验证在低水头下分散性土裂缝的自愈情况，采用CT扫描技术，对分散性土裂隙自愈情况进行了观测。

试验在直径150 mm的垂直渗透仪内进行，土样为Y3，装样干密度1.67 g/cm3，装样高度10 cm。试样中部设置从上至下的贯通裂缝，裂缝开度5 mm，长度即为仪器的直径15 cm。试样底部与透水板之间采用透水性的涤纶土工布隔离，土工布的等效孔径O95约0.06～0.1 mm，用以模拟反滤层。试验仪器下游出口封闭，试验时将蒸馏水缓慢沿仪器内壁注入仪器中，当水面比土样顶面高出5 cm时停止注水，立即开始CT扫描。不同时间裂缝扫描的断面图见图2。

图2　分散性土心墙裂缝遇水后裂缝变化过程的CT扫描图像

从图2可以看出，浸水5 min后，即可观测到裂缝内有土颗粒开始膨胀及崩解，22 min左右，裂缝已大部被崩解后淤积的土颗粒充满；浸水2 h 53 min时，裂缝处土体颜色深度已与周围土体相差不大，此时裂缝内土体已具有一定的抗渗能力。这说明，在下游有反滤层依托的情况下，分散性土在小的水力比降时，其裂缝处能形成淤塞自愈。

5.2.2分散性土的裂隙自愈反滤试验

心墙出现裂缝时的反滤保护试验采用未进行改性的L1和L3试样作为被保护土，采用砂砾石作为反滤料，其D20=0.5 mm。试验在直径200 mm渗透仪内进行。装样时心墙料在上方，装样厚度10 cm；反滤料在下方，装样厚度15 cm。在心墙料中部开缝，裂缝为全贯通，即缝长等于仪器直径，缝高等于心墙料装样高度，裂缝开度分为3 mm和5 mm两种。试验时水流方向自上而下。在试样上游、下游以及2种土料接触面设置测压管以监测压力变化情况。试验成果见表4。

试验时，从低到高逐渐增大水压力，到达最大供水能力后再逐渐降低水压力，期间观测及记录下游出口的出水流量、带出颗粒情况以及各测压管读数。试验中对在饱和前形成的裂缝逐级施加水头时，在水头作用下，裂缝逐渐愈合，并使其抗渗比降提高。心墙料J-V曲线基本上沿45°上行，渗透流速随比降的增大而增大。此时在渗透水流的作用下，裂缝边壁上的土粒不断被带到与反滤层接触的部位，使裂缝底部的孔隙逐渐减小，土体变密实，渗透系数变小；加大水头后，随着较大渗透流速的持续作用，更多的心墙土料被带到裂缝底部，并且由于水压力的作用，使裂缝底部的土体进一步压密，渗透系数又开始减小。这一过程是不可逆的，即使到达最大比降后逐步减小压力，土体的渗透系数也比上升过程中相同比降时要低。而反滤料的J-V曲线，在试验开始阶段低比降时，与心墙料相似，约呈45°上升，但当心墙料承受水力比降达到10～20左右时，反滤料J-V曲线开始时是不规则变化，然后陡峭抬升，且抬升时间略晚于水头提升时间，这说明在较高的比降下，由于水头升得太快，裂缝底部的疏松黏土颗粒在渗透水流的作用下还未来得及调整就有部分颗粒被带走，在水流的持续作用下，又有部分颗粒被带到裂缝底部与反滤层接触处，暂时形成1个弱透水层，但该弱透水层是不稳定的，在高水头的作用下部分颗粒又被带走，进入砂砾石层的孔隙内，如此反复下去，直到在此水头作用下，能被渗透水流带走的黏土颗粒在裂缝底部与反滤层交界处形成连续的弱透水层或进入反滤料孔隙内形成淤塞，使反滤层承受的压力增加为止。

在本次进行的所有反滤保护试验中，在试验最大比降下，下游出口水流保持澄清，未收集到土颗粒，说明裂缝处流失的心墙料颗粒在砂砾石反滤层淤塞，重新形成了新的防渗层，砂砾石层对心墙料起到了有效的反滤保护作用。

表4　心墙出现裂缝情况下的反滤保护试验成果Table 4　Test results under the protection of filtration materials when cracks occur in core-wall materials

表5　改性土心墙料裂缝自愈反滤试验成果Table 5　Test results under the protection of filtration materials when cracks occur in modified core-wall materials

5.2.3改性后分散性土的裂缝自愈反滤试验

采用改性后的L3土样进行裂缝自愈反滤试验。土样改性方法为掺入3%石灰或3%水泥。成果见表5。

从表5的试验成果来看，裂缝自愈反滤保护试验中测得的改性土试验前后的渗透性比未改性土的渗透性大一个数量级左右。这主要是因为未改性的分散性土在饱和过程中，以及较低的水头作用下使裂缝边壁土体充分湿化崩解，更有利于裂缝的自愈。即使裂缝暂时遭到局部冲蚀，在停止冲蚀后，随着裂缝边壁土体的继续湿化崩解，经过低水头渗透水流的持续作用后，裂缝会愈合，即因土体的崩解和膨胀，土颗粒在裂缝间淤塞，因此测得的土体渗透性较低。而改性后的心墙料，由于已不再具有分散性，在低比降饱和时，土颗粒很少或者不发生崩解，裂缝基本保持完整，因此，测得的土体整体渗透性由于裂缝的存在而较大。从试验J-V曲线来看，反滤料的J-V曲线变化也较规整，且与心墙料J-V曲线的变化基本同步，说明进入反滤层发生淤塞的心墙料颗粒较少，发生土体结构调整的幅度较小。而下游出水口水流一直澄清，无细颗粒流出，说明在试验比降下反滤层能有效地对心墙料形成反滤保护。

6结论

通过本项目研究，可以得出以下初步结论：

(1) 2个料场的黏土料均具有一定程度的分散性。

(2) 2个料场土料在水泥掺量3%、生石灰掺量3%～5%的情况下，基本可以消除土料的分散性。

(3) 所选用的D20=0.5 mm的砂砾石反滤料对分散性黏土心墙土料可以起到有效的防护作用，使心墙在有、无裂缝的情况下均可承受的水力比降达到50以上；也可使心墙贯通性裂缝在试验过程中自行愈合，但反滤层的渗透性会有所降低。

(4) 对料场分散性土改性后，一旦心墙产生裂缝，其自愈能力可能有所降低，但反滤层的排水能力受到的影响较小。

参考文献：

[1]陈式华，何耀辉，孙从炎.分散性黏土鉴定的试验研究[J].浙江水利科技，2008，(2)：39-41.

[2]李兴国，许仲生.分散性土的试验鉴别和改良[J].岩土工程学报，1989，1(1)：62-66.

[3]李洪良，樊恒辉，党进谦，等.介质环境中阳离子和酸碱度变化对黏土分散性的影响[J].水资源与水工程学报，2009，20(6):26-29.

[4]樊恒辉，李鹏，高明霞，等.水对针孔试验鉴定分散性黏土结果影响的试验研究[J].水电自动化与大坝监测,2001,25(5):42-44.

[5]樊恒辉，孔令伟，李洪良，等.马家树水库大坝防渗土料分散性判别和改性试验[J].岩土力学，2010,31(1)：193-198.

[6]马秀媛，徐又建.青岛市官路水库分散性黏土工程特性及改性试验研究[J].岩土工程学报，2000,22(4):441-444.

[7]刘杰，缪良娟.分散性粘性土的抗渗特性[J].岩土工程学报，1987，2(9):94-100.

(编辑：占学军)

收稿日期：2015-12-15； 修回日期：2016-01-15

作者简介：陈劲松(1967-)，男，湖北武汉人，高级工程师，主要从事岩土工程的研究，(电话) 027-82927480(电子信箱)chenjsong@21cn.com。

doi:10.11988/ckyyb.20151069

中图分类号：TU411

文献标志码：A

文章编号：1001-5485(2016)04-0144-07

Experimental Research on the Dispersibility of CoreMaterial and Treatment Measures

CHEN Jin-song1,2, GU Xie-qin3， SHENG Xiao-tao1,2，DING Pei-zhong1,2

(1.Key Laboratory of Geotechnical Mechanics and Engineering of the Ministry of Water Resources,Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan430010, China; 2.National Research Center on Dam Safety Engineering Technology, Yangtze River Scientific Research Institute,Wuhan430010,China;3.Engineering Quality Inspection Center ,Changjiang Waterway Planning Design and Research Institute,Wuhan430011, China)

Abstract:Dispersive clay is a special soil which can be washed out by water easily. With the development of earth and rockfill dam, the range of choosing core material expands correspondingly. Dispersive clay as core material and its seepage-proofing effect under the protection of filters are issues concerned in engineering design. In this research we collected core materials from two stock grounds of a hydro-junction and conducted laboratory tests using pinhole, fragment, pore water solution and double areometers to determine the dispersibility of core material. By mixing different ratios of cement or quick lime, we modified the dispersibility of the core materials and compared their permeability and filter protection effect before and after modification. Results reveal that by mixing 3% of cement or 3%-5% of quick lime we can eliminate the dispersibility of the core materials from the two sites. Moreover, core material modified by cement or quick lime could bear higher hydraulic gradient than non-modified material does. Under the protection of proper filtration material, dispersive clay could bear high gradient, and has good self-healing ability in the presence of fissures.

Key words:core material; dispersive clay; modified soil; self-healing of crack; filter protection

2016,33(04):144-150