超疏水材料改良黄土的宏微观抗渗机制研究

为有效提高黄土的抗渗性,改善其遇水后的稳定性,并预防由水诱发的黄土地质灾害,本文采用一种有机硅憎水粉末疏水材料对黄土进行改良。开展三轴渗透试验测量不同掺量疏水材料改良黄土的渗透系数,结合土水接触角试验和扫描电镜(SEM)试验,从宏观表面接触特性和微观结构特性的角度综合分析抗渗机制。研究表明：改良黄土的渗透系数会随着渗透时间逐渐减小至稳定,与渗透时间符合幂函数关系。固结围压的升高会导致改良黄土渗透系数降低,主要表现为土体孔隙收缩,渗流通道数减少,有效渗流压力降低。掺入疏水材料的最优质量分数为1%～2%,此时饱和黄土渗透系数下降达到90%以上。疏水材料改良黄土抗渗性的宏观机制表现为土体表面粗糙度增加,疏水基憎水,导致土水接触角增大,表面自由能减小;微观机制在于疏水材料通过表面附着、胶结团聚、填充孔隙等方式改变了黄土的内部结构。