GCL材料的晶體膨脹機(jī)制、水力傳導(dǎo)率和自愈修復(fù)機(jī)制是其防滲性能的關(guān)鍵所在。自來(lái)水滲透GCL的水力傳導(dǎo)率k為2×10-12～2×10-10m/s，防滲效果是其他防滲漏襯墊材料無(wú)法達(dá)到的。

1.GCL中蒙脫石的晶體膨脹機(jī)制膨潤(rùn)土的主要礦物成分為蒙脫石，其晶體結(jié)構(gòu)是由2個(gè)硅氧四面體夾一層鋁氧或鎂氧八面體組成，晶層結(jié)構(gòu)之間通過(guò)范德華引力相互連接。引力相對(duì)較弱，水分子容易進(jìn)入，致使晶層之間產(chǎn)生較大的間隔，宏觀上表現(xiàn)為蒙脫石遇水膨脹，膨潤(rùn)土整體呈現(xiàn)凝膠狀。蒙脫石具有很大的比表面積，1g蒙脫石的比表面積約為800m2，表面帶有大量負(fù)電荷，在水化作用下會(huì)吸附孔隙中的滲透液陽(yáng)離子，以達(dá)到電荷平衡，形成“擴(kuò)散雙層”結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高晶體的吸附性能，使膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)活性孔隙減少，防滲效果顯著提升。

2.水力傳導(dǎo)率水力傳導(dǎo)率是評(píng)估GCL防滲有效性的關(guān)鍵參數(shù)，主要受GCL孔隙結(jié)構(gòu)形態(tài)的影響。GCL的孔隙結(jié)構(gòu)有微孔、中孔和大孔3種。土工布孔隙中往往會(huì)摻雜部分膨潤(rùn)土，這種膨潤(rùn)土的存在形式可能會(huì)影響土基層和中層膨潤(rùn)土顆粒之間的毛細(xì)阻滲。因此，GCL的k值主要受土工布的織法結(jié)構(gòu)和膨潤(rùn)土顆粒間孔隙性質(zhì)的影響。

1）GCL土工布織法結(jié)構(gòu)的影響。在相同粉質(zhì)砂土基含水率和滲透壓條件下，測(cè)定不同土工布織造結(jié)構(gòu)下GCL水化過(guò)程中質(zhì)量含水率w和表觀飽和度Wref隨時(shí)間的變化規(guī)律，試驗(yàn)參數(shù)：粉質(zhì)砂含水率為16%，表層滲透壓2kPa，膨潤(rùn)土粒徑30mm，試驗(yàn)編號(hào)GCL1、GCL2，GCL1采用針刺法將纖維穿過(guò)膨潤(rùn)土使其自然附著于底部土工織物，GCL2采用黏合法利用無(wú)污染黏合劑將膨潤(rùn)土黏連在兩層土工布上。當(dāng)含水率為16%、表層滲透壓為2kPa時(shí)，試驗(yàn)測(cè)得GCL1、GCL2水化后的最終質(zhì)量含水率為97%、115%，但GCL1水化后的表觀飽和度（78%）遠(yuǎn)高于GCL2的（69%）。表明在常規(guī)粉質(zhì)土基上，GCL1中土工布結(jié)構(gòu)孔隙較小，水化后的Wref接近80%，對(duì)液體的阻隔作用明顯優(yōu)于GCL2，水力傳導(dǎo)率低。

2）GCL內(nèi)膨潤(rùn)土顆粒間孔隙的影響。同樣在粉質(zhì)砂土基上，測(cè)試針刺法鈉基膨潤(rùn)土防水毯中不同膨潤(rùn)土粒徑條件下GCL水化作用。試驗(yàn)編號(hào)GCL3是30mm粒徑細(xì)顆粒膨潤(rùn)土，試驗(yàn)編號(hào)GCL4是10mm粒徑粉狀膨潤(rùn)土，試驗(yàn)均采用土工布織法、土基含水率為16%、表層滲透壓為2kPa。與GCL3粒狀膨潤(rùn)土相比，GCL4粉狀膨潤(rùn)土的初始水化速度更快。水化14d后，GCL4的質(zhì)量含水量為146%，此時(shí)GCL3的質(zhì)量含水量?jī)H為60%；水化140d后，GCL4含水率下降到125%，GCL3含水率增加到102%。表明GCL4粉末狀膨潤(rùn)土水化過(guò)程飽和時(shí)質(zhì)量含水量高于GCL3的。在相同的土基條件下，即使是相同的GCL織造結(jié)構(gòu)，膨潤(rùn)土的顆粒粗細(xì)性質(zhì)也會(huì)影響GCL的水力傳導(dǎo)率以及最終的平衡狀態(tài)，表現(xiàn)為膨潤(rùn)土顆粒越細(xì)，GCL的水力傳導(dǎo)率越低。

3.自愈修復(fù)機(jī)制

GCL的自愈主要由高含量蒙脫石遇水膨脹以及交換性鈉離子與蒙脫石晶體的吸附作用引起。膨潤(rùn)土在水化作用下形成的高膨脹壓力能夠使其被擠壓至損壞的孔縫中，實(shí)現(xiàn)防水層破損或缺陷時(shí)的自動(dòng)“愈合”。

GCL的自愈修復(fù)能力主要受膨潤(rùn)土的膨脹影響，而膨潤(rùn)土的膨脹量受以下因素的影響：內(nèi)因?yàn)榕驖?rùn)土質(zhì)量、織造方法，外因?yàn)闈B透溶液類(lèi)型、覆蓋層壓力。有研究表明，當(dāng)GCL中有較高含量的膨潤(rùn)土，或膨潤(rùn)土中有較高含量的蒙脫石時(shí)，有助于提高其自愈能力。此外，GCL的制作方法對(duì)自愈能力也有影響，如針刺型GCL比縫合型GCL具有更強(qiáng)的自愈能力。當(dāng)表層滲透壓為2kPa時(shí)，土工布織法采用針刺法，觀測(cè)市政自來(lái)水和400mg/L的CaCl2溶液作為滲透溶液，水化作用下GCL上不同破損圓孔徑（25、30、35、41、51mm）的自愈修復(fù)情況。使用市政自來(lái)水作為滲透液時(shí)，水化作用10d可自愈直徑41mm孔；使用400mg/L的CaCl2溶液滲透時(shí)，可自愈直徑35mm孔。表明在低鹽濃度滲透液的滲透作用下，GCL的自愈修復(fù)能力增強(qiáng)。