在黏土或膨胀土中，毛细作用和吸附作用是土颗粒与水相互作用的主要组成部分。毛细作用由气液界面的表面张力控制，主要取决于孔隙的几何尺寸进而依赖于边界条件。吸附作用主要由短程范德华力和长程库仑力控制，依赖于矿物的表面特性如比表面积和阳离子交换能力等。如何科学的定义及定量确定吸附水的含量是岩土工程及水文地质多个领域中的难点问题。
武汉岩土所董毅研究员长期致力于长期致力包括非饱和土测试技术与理论在内的多相岩土介质力学与工程方面的研究。针对非饱和土的吸附水问题，提出了基于土水密度的吸附水定义和测试方法，通过气体比重仪法测定黏土在不同含水量下的表观颗粒比重变化，并演算出土水密度特征曲线，将土水密度大于自由水的含水量定义为最大吸附水含量，并与土水特征曲线拟合结果相比较，取得了很好的一致性。该研究成果为土中孔隙水的毛细水和吸附水的区分给出了基于物理机理的科学定义，并提出了吸附水的定量测试方法，为深入理解土中水的赋存状态提供了理论依据，并对非饱和土的一系列水力和力学性质的进一步研究建立了理论基础。
相关研究成果得到国家自然科学基金项目NSFC-51779254, 41572293的资助，并作为technical breakthrough发表于岩土工程权威期刊《Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering》，论文题目“Identifying Soil Adsorptive Water by Soil Water Density”。
论文链接：https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0002289
典型膨胀性粘土土水特征曲线和土水密度特征曲线，以及吸附水含量的确定
（文/图 土动力学组）
附件下载：
鄂公网安备 42010602003514 