在黏土或膨脹土中，毛細(xì)作用和吸附作用是土顆粒與水相互作用的主要組成部分。毛細(xì)作用由氣液界面的表面張力控制，主要取決于孔隙的幾何尺寸進(jìn)而依賴(lài)于邊界條件。吸附作用主要由短程范德華力和長(zhǎng)程庫(kù)侖力控制，依賴(lài)于礦物的表面特性如比表面積和陽(yáng)離子交換能力等。如何科學(xué)的定義及定量確定吸附水的含量是巖土工程及水文地質(zhì)多個(gè)領(lǐng)域中的難點(diǎn)問(wèn)題。

　　武漢巖土所董毅研究員長(zhǎng)期致力于長(zhǎng)期致力包括非飽和土測(cè)試技術(shù)與理論在內(nèi)的多相巖土介質(zhì)力學(xué)與工程方面的研究。針對(duì)非飽和土的吸附水問(wèn)題，提出了基于土水密度的吸附水定義和測(cè)試方法，通過(guò)氣體比重儀法測(cè)定黏土在不同含水量下的表觀顆粒比重變化，并演算出土水密度特征曲線，將土水密度大于自由水的含水量定義為最大吸附水含量，并與土水特征曲線擬合結(jié)果相比較，取得了很好的一致性。該研究成果為土中孔隙水的毛細(xì)水和吸附水的區(qū)分給出了基于物理機(jī)理的科學(xué)定義，并提出了吸附水的定量測(cè)試方法，為深入理解土中水的賦存狀態(tài)提供了理論依據(jù)，并對(duì)非飽和土的一系列水力和力學(xué)性質(zhì)的進(jìn)一步研究建立了理論基礎(chǔ)。

　　相關(guān)研究成果得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目NSFC-51779254, 41572293的資助，并作為technical breakthrough發(fā)表于巖土工程權(quán)威期刊《Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering》，論文題目“Identifying Soil Adsorptive Water by Soil Water Density”。

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0002289

典型膨脹性粘土土水特征曲線和土水密度特征曲線，以及吸附水含量的確定

（文/圖 土動(dòng)力學(xué)組）