黏土。下列系数答案就这么简单,土中土不用犹豫。那种但要是渗透你以为所有黏土都一个样,那就错了——同叫黏土,下列系数渗透系数能差出好几个数量级,土中土从10⁻⁸到10⁻¹¹米每秒,那种这差距比蜗牛和乌龟赛跑还悬殊。渗透
我做过一个对比试验。下列系数取了三种土样:粉质黏土、土中土砂质黏土和一种来自江南水乡的那种淤泥质黏土。把水头差调到相同,渗透观察渗流速度。下列系数粉质黏土的土中土水滴大概十分钟才渗过试样,砂质黏土快些,那种但最让人意外的是那种淤泥质黏土——水几乎纹丝不动,像被什么东西死死锁住。三天后拆开试样,水只渗进去了不到两厘米。
为什么?颗粒细只是表面原因。真正起决定作用的是黏土矿物颗粒表面的双电层结构。黏土颗粒不是光溜溜的石头渣子,它们表面带着负电荷,周围吸附着一层水化阳离子,形成一层牢固的“结合水膜”。这层膜粘在颗粒表面,不是普通水,流动性极差,简直像固态。孔隙通道本来就只有微米级,再被这层膜一堵,水想过去?门都没有。
但同样是黏土,蒙脱石为主的膨润土比高岭石为主的黏土渗透系数还要低几个数量级。蒙脱石颗粒层状结构能吸水膨胀,一遇水体积胀大好几倍,把孔隙彻底堵死。工程上做防渗墙用的就是膨润土,灌浆帷幕、垃圾填埋场衬垫,全指望它。有一次我在工地看到工人往泥浆池里加膨润土,那泥浆稠得能立住铁锹,项目经理说这玩意儿渗透系数能做到10⁻¹²,比混凝土还低。我当时不信,后来查了资料,真没吹牛。
砂土的渗透系数在10⁻³到10⁻⁵之间,砾石更大,能到10⁻¹。跟黏土一比,那差距是十的八次方级别。地下水在砂层里流动像在高速公路上开车,在黏土层里就像在挤早高峰地铁——不是走不动,是压根挤不进去。
所以搞水文地质的人有个经验:判断一个地方防渗性能好不好,先看有没有厚层黏土。有黏土在,地下水想漏也漏不快。但要注意,黏土有个毛病——遇水膨胀,失水干裂。干裂后裂缝宽度可能达到毫米级,那渗透系数直接飙升好几个数量级。所以野外取黏土试样,必须保持天然含水率,密封保存,否则测出来的数据就是骗人的。
话说到这份上,结论已经清楚了。土的渗透系数,黏土最小,尤其是富含蒙脱石的黏土。但别忘了,这个“最小”是有条件的——得保证它不干裂、不被扰动、结构完整。否则,再密的黏土也挡不住水往裂缝里钻。