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不同粘土矿物水敏性特征

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韩志勇[1] 郑西来[1] 陈继红[2]

[1]中国海洋大学环境科学与工程学院,青岛266003 [2]兰州理工大学石油化工学院,兰州730050

水文地质工程地质
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国际标准刊号:ISSN 1000-3665
国内统一刊号:CN 11-2202

摘  要:

通过改变砂样中的粘土矿物的种类和含量,结合咸淡水之间的单一和驱替实验,研究不同粘土矿物的水敏性特征。在单一的咸水和淡水情况下,当砂柱中的粘粒含量≤1.5%(重量比)时,其渗透系数基本不发生改变,即使粘粒含量从1.5%增加10%,其渗透系数也仅下降约一个数量级。各种粘土矿物中,蒙脱石导致含水介质渗透系数的下降最为明显,高岭土和伊利石约是其影响值的一半。咸淡水驱替实验中,加入蒙脱石颗粒的砂柱的渗透系数急剧下降,当蒙脱石含量达3—4%时,渗透系数已经下降的极低,可以看作不透水层,而加入高岭土和伊利石的砂柱的渗透系数没有急剧变化。对于这种现象的解释是:不同类型的粘土颗粒吸附不同数量的水分子,形成数量和大小不同的胶体团,使得介质渗透系数的变化量不同。[著者文摘]

引言水敏性是指不同盐浓度的溶液在含有粘土矿物或其它胶体颗粒的含水介质中发生相互驱替时,含水介质渗透性下降的现象。对于滨海地区的含水层,地下咸淡水界面带的导水特征是对其进行评价的重要指标。前人研究结果表明,当淡水和海水流过该含水层时,可能会影响或改变不同组分砂层的渗透系数(H.c.)?。同时,这一现象在灌溉和油气开采过程中引起的一些问题也被深入地研究过。结论是:当入渗溶液的盐浓度降低时,砂层的渗透系数就会下降,即所谓的水敏性。对于含不同类型粘土矿物的多孑L介质,渗透系数的变化主要取决于粘土组分导致的絮凝和反絮凝过程]。不同的研究者通过大量的试验验证了不同类型和含量的粘土矿物对于含水层(咸淡水界面)渗透性影响的重要性。本文就是为了研究咸淡水界面区含水砂层中,不同类型粘土矿物在不同含量情况下的水敏性,为在该地区建立低渗透帷幕或人工地下防渗墙,防治海水入侵提供一定的科学依据。2 试验材料与方法2.1 实验材料收稿日期:2007.01.04;修订日期:200......
Hydrogeology and Engineering Geology

栏目信息:

水文地质

分 类 号:

X523 P642.161

文献标识码:

A

文章编号:

1000-3665(2008)01-0080-03

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Water sensitivity characters of different clay minerals

HAN Zhi-yong,ZHENG Xi-lai, CHEN Ji-hong ( 1. College of Environmental Science and Engineering, China Ocean University, Qingdao 266003, China ; 2. College of Petrochemical Technology, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China )

Abstract:

By c experiments for hanging the kind and content of clay mineral in the sand, saline and fresh water, the water sensitivity characters of associating with the simplex and replacing different clay minerals are studied in this paper. For the simplex fluid (saline or fresh water), the hydraulic conductivities of sand columns, don't decrease when the content of any clay mineral is under 1.5 % (weight ratio), and only decrease by one digital grade even the content increases to 10% (weight ratio). The hydraulic conductivities of the sand columns containing smectite decrease more obviously than others containing kaoline and illite, whose decreasing extent is about 50 % of the former's. The result of the replacing experiment indicates that the hydraulic conductivities of the sand columns containing smectite decrease sharply, and the hydraulic conductivity is so low that the sand columns can be regarded as an impenetrable layer, but the other columns' hydraulic conductivity don't decrease greatly. The reason for this phenomenon is that the different clay minerals adsorb different quantity of water molecules and form to different quantity and size colloid agglomerates which bring on different varieties of the hydraulic conductivity.[著者文摘]

Key words:

clay mineral ; water sensitivity ; replacing experiment ; hydraulic conductivity

收稿日期: 2007-01-04
修订日期: 2007-04-06

基金资助:

国家自然科学基金(40572142)

作者简介:

韩志勇(1976-),男,博士,助教,水资源与水污染控制。E-mail:hanzhy_009@sina.com

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