膨润土细层天然毛细屏障的突破机理与性能分析：一种新型节水技术研究

为解决水利工程中渗漏控制难题，研究人员针对毛细屏障系统(CBS)开展创新研究，采用压实膨润土作为细层材料，系统考察了其突破水头(breakthrough head)、储水性能和渗透率等关键参数。研究发现膨润土塑性指数和粗层密度显著影响CBS性能，并揭示了新型突破机制，为农业灌溉、尾矿库防渗等应用提供了可靠解决方案。

　　

这项突破性研究揭示了以膨润土(bentonite)作为细层材料的毛细屏障系统(Capillary Barrier System, CBS)的创新机制。在水利工程应用中，如灌溉渠道、农业蓄水池和尾矿库等场景，水分保持始终是核心挑战。研究团队通过精妙的实验室实验，首次系统测定了压实土壤的土壤-水特征曲线(soil-water characteristic curve)和水力传导函数(hydraulic conductivity function)。

采用一维柱实验(one-dimensional column tests)的创新方法，科学家们精确量化了不同CBS配置下的突破水头(breakthrough head)、突破时间、储水能力和渗透速率等关键参数。特别值得注意的是，研究深入解析了膨润土塑性(plasticity)和粗层材料密度对系统性能的调控规律。更令人振奋的是，实验发现了当采用不同土壤作为粗层时，CBS会展现出全新的突破机制。

现场试验数据有力证实，压实膨润土作为CBS细层组分，在水分保持应用中表现出卓越性能。这种创新设计通过巧妙利用土壤层间孔隙尺寸差异(pore size contrast)产生的毛细作用力，实现了对水分渗透的有效阻滞。研究不仅为理解非饱和带水力行为(unsaturated hydraulic behavior)提供了新见解，更为实际工程应用如农业节水、渠道防渗和尾矿治理等开辟了新途径。