桂林地区酸 、碱污染红黏土力学效应弱化试验研究

为了研究酸、碱污染对红黏土力学性质的影响,分别使用酸(HCl)溶液和碱(NaOH)溶液对桂林雁山红黏土进行浸泡,考虑酸浓度(0、1%、4%、8%)和养护时间(7,14d),碱浓度(0、4%、8%、12%)和养护时间(7,14d)双因子因素,通过室内试验,包括固结试验、三轴试验(UU)和直剪试验(快剪),分析酸碱污染对桂林雁山红黏土压缩性指标和抗剪强度指标的变化。试验结果表明:1)红黏土在HCl和NaOH中浸泡后,其压缩模量、黏聚力与内摩擦角逐渐减小,且随着酸、碱浓度及养护时间增加,减小的幅度增大;2)对比经HCl和NaOH浸泡红黏土,在相同养护时间下,经HCl浸泡红黏土的压缩模量、黏聚力的变化程度大于经NaOH浸泡红黏土的变化,内摩擦角反之;3)随着养护时间增加,经HCl浸泡的红黏土黏聚力与内摩擦角的变化程度小于经NaOH浸泡红黏土的变化,压缩模量反之。对试验结果分析后认为:在酸碱溶液作用下,红黏土的化学成分、颗粒大小及形状都将发生变化,使其原本稳定的结构状态发生改变,导致桂林地区酸碱污染红黏土力学效应弱化。     

强酸对柳州红黏土物理力学特性的影响

为了确定酸污染对红黏土物理力学性质的影响,使用盐酸溶液对柳州地区红黏土进行浸泡,分析浸泡后红黏土的物理力学指标的变化,试验结果表明:随着浸泡的时间及浓度的增加,土中黏粒百分含量和液塑限增大,而比表面积和游离氧化铁含量降低;由于浸泡后柳州土的孔隙比有较大增加,压缩系数和渗透系数增大。对试验结果分析后认为,土性的变化源于强酸环境中游离氧化铁等物质发生溶解引起土体团粒崩解,黏粒的双电层及微观组构类型均发生了显著改变,各种物理力学指标是微观变化的宏观响应。     

桂林地区酸污染红黏土力学效应弱化试验

选取具有代表性的桂林市雁山区红黏土作为试验土样,以盐酸为酸污染物,配置3种不同质量分数的酸溶液,将盐酸溶液的质量分数和红黏土在酸溶液中的浸泡时间作为影响因素,对酸污染红黏土的力学性质进行了研究,以揭示酸污染红黏土力学效应弱化机理。研究结果表明:酸污染红黏土的压缩性增强,抗剪强度降低,黏聚力减小,且随着盐酸质量分数的增加和浸泡时间的延长,这种弱化更加明显。污染红黏土中Fe2O3和Al2O3的减少、Si O2的增加、Ca CO3和MgCO3的溶解及离子交换,是导致污染红黏土力学性质弱化的根本原因。     

不同初始条件下土体污染后的物理力学性质变化实验研究

土体的物理力学性质在受污染后会发生改变,同时也受到不同初始条件的影响。通过室内土工试验研究不同含水率、颗粒及矿物组成等初始条件下土体受重金属及汽油污染前后的主要物理力学性质变化规律。结果表明:随着初始含水率的增大,污染前后土体的密度均增大,当初始含水率低于最优含水率时,污染前后粉质黏土的密度变化率更大;当土体初始含水率低于最优含水率时,随着初始含水率的增加,污染粉质黏土的塑限增大而液限减小;高于最优含水率后,塑限减小而液限增大;污染前后粉质黏土的压缩系数及其相对变化率随着含水率的增大均呈增大趋势;粉质黏土的黏聚力污染前随着含水率的增大而减小、污染后则随着含水率的增大总体上呈现先减小后增大的趋势;污染前后内摩擦角均随着含水率增大而降低,低含水率时下降速率较缓,大于最优含水率后下降速率增大。土体颗粒及矿物组成对污染物污染效果也有很大的影响,总体而言,细砂相较粉质黏土在同样初始含水率及污染物作用后物理力学性质更加稳定。     

碱污染黏土变形特性及微观结构演化规律的试验研究

以黏土在碱液环境下力学性质的改变为工程背景,研究不同浓度 NaOH 溶液作用下压实黏土的力学特性变化。采用压汞试验、扫描电镜试验对黏土微观结构进行观测,得到如下结论：NaOH 溶液的引入将引起黏土的抗剪强度降低,引入碱液的浓度越大,剪切强度指标下降得越多,碱液质量分数从0提高到到24％时,黏土黏聚力仅为原状土的49．7％,最大抗压强度仅为原状土的25％左右;NaOH 溶液的引入将对黏土颗粒进行严重的腐蚀,溶蚀其中的胶结物质,造成黏土内部总孔隙度的增加,整体呈松散结构,团聚体结构越加疏松,团体间孔隙更加分散,黏土表面的孔隙极度发育,结构松散度极高。在孔隙观测试验中,观察到碱液的腐蚀作用使得黏土体内部的小孔向大孔转化现象。     

不同养护条件下黏土热力学性质试验

温度对土的物理力学特性有较大影响,对黏土开展了不同养护条件下的温控三轴试验,研究了黏土在不同温度、不同时间下的热力学特性。试验结果表明：黏土具有热固结性质,随着温度的增加,黏土的固结速度加快,试验固结时间呈下降趋势;在临界温度以下,土体应力-应变曲线呈现软化特性,为脆性破坏;在临界温度以上,土体应力-应变曲线呈现硬化特性,为塑性破坏;黏土具有类似于混凝土“养护温度”的性质,即同一温度作用下,养护时间越长,主应力差越大;黏聚力在临界温度范围以内,随温度升高而降低,而在临界温度以上,随温度升高而增大;内摩擦角在临界温度范围以内,基本不受温度变化的影响,而在临界温度以上,内摩擦角随温度增加而增大;黏土强度随养护时间的增长过程分为快速增长阶段、较快增长阶段、缓慢增长阶段,其最佳养护时间为快速增长阶段和较快增长阶段。     

NH3·H2O污染桂林红黏土的微观结构演化

为了探究碱污染红黏土微观结构演化规律,利用桂林地区氨水(NH3·H2 O)污染红黏土的扫描电镜图像来研究在不同浓度(0、4.5％、9.0％、13.5％、18.0％)、不同时间效应(0、1、7、14 d)下,污染红黏土的微观结构图像的变化特征,利用MATLAB软件处理图像,统计分析NH3·H2 O污染红黏土微观结构参数(...     

碱污染红黏土土工试验方法温度效应影响研究

碱污染土碱土作用过程对温度极为敏感,实践中发现按现行《土工试验规程》测定含水率、液塑限和比重时,烘干或加热过程都会严重影响参数测定准确性,为了系统的研究这一影响规律,用不同浓度的碱液拌合制作高、中、低含水率红黏土,在不同温度下进行含水率、液塑限和比重的测定。结果表明:各测定值随着温度的升高,含水率值偏高,液限值和塑性指数值减小,塑限值变化不大;预制含水率不同时,变化规律有差异;碱液浓度越大偏差的程度越大;比重测定受取土和煮沸排气两个过程的影响,直接烘干土偏大,煮沸排气风干土偏小。温度效应通过影响初期侵蚀和中期胶结两个碱土作用过程来影响土工试验方法,建议在碱污染土的含水率、界限含水率测定时,用低温风干再烘干的方法。在比重测定时干土制做用先风干后烘干的方法,排气用中性液体真空抽气法。结论为考虑温度效应的污染土研究做准备。     

外掺剂对红黏土微观结构及脆性指数影响

为了研究外掺剂对红黏土的影响,对掺入氧化钙、氧化铝、氧化钙与氧化铝联合掺入的红黏土重塑样进行三轴不固结不排水试验;通过分析在不同外掺剂以及不同掺入率下改性红黏土的应力-应变曲线、抗剪强度峰值曲线,得出三种外掺剂对红黏土的力学性质的影响,并建立模型对红黏土脆性指数进行量化分析。采用场发射扫描电镜对改性红黏土的微观结构变化进行比对分析。试验结果表明:红黏土的强度随着氧化钙掺入率的增大而增大,氧化钙在显著提高红黏土强度的同时降低其脆性指数,导致其延展性变差;氧化铝的单独掺入对红黏土的力学性质影响甚微;氧化钙与氧化铝联合掺入能够提高红黏土的脆性指数,使红黏土的延展性能变好的同时提高了红黏土的强度。     

化学脱胶处理对汉麻纤维结构和性能的影响

研究不同质量浓度的碱处理对汉麻纤维的结构和性能的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、强伸仪和弯曲测试仪,对汉麻纤维脱胶前后的表面形态、结晶结构、拉伸及弯曲性能变化进行表征.研究结果表明,碱处理将纤维中的非纤维素物质逐渐去除,使汉麻纤维表面变得光滑,但碱液质量浓度过高会使纤维产生裂缝.随着碱液质量浓度的增加,纤维的羟基数量先减少后增加,因为在高质量浓度下碱液进入无定形区和结晶区边缘,使纤维产生更多无定形区,导致羟基数量增加.X射线衍射结果表明,纤维的结晶指数先增加后减少.经碱处理后,纤维的断裂强力逐渐增加,断裂伸长率先上升后降低,纤维的等效弯曲模量和抗弯刚度都逐渐降低.     

碳酸铵溶液作用下红黏土工程特性试验

农业用地长期受化肥污染,其工程性质发生改变。通过直接剪切、一维固结以及变水头渗透试验,分别研究了不同浓度碳酸铵溶液作用下红黏土的抗剪强度、压缩性以及渗透性。试验结果表明:随着碳酸铵溶液浓度的增大,红黏土的黏聚力和渗透性均增大,而同级荷载作用下的破坏强度、内摩擦角以及压缩模量则减小。利用双电层理论,计算不同浓度碳酸铵溶液浸泡后红黏土表面结合水膜厚度,并分析红黏土工程性质的影响机理。碳酸铵溶液改变土体结合水膜厚度,是影响红黏土强度、压缩性和渗透性的根本原因。     

纳米膨润土改良红黏土力学特性机理分析

为研究纳米膨润土对桂林红黏土的改良效果,通过三轴试验、X射线衍射试验、X射线荧光光谱分析试验和扫描电镜试验,分析不同掺量的纳米膨润土对红黏土力学性质的影响,并探索改良土的作用机理。结果表明,红黏土的抗剪强度、粘聚力、内摩擦角随着纳米膨润土掺量的增加呈先增大后减小的趋势,最优掺量分别为2.23%、2.87%、1.76%,当纳米膨润土掺量相同时,抗剪强度与围压成正比例关系;纳米膨润土使红黏土中高岭石、赤铁矿的半定量增加,石英的半定量减少,并且使化学成分中Al_2O_3、Fe_2O_3分别提高了5.67%、1.93%;加入纳米膨润土后,红黏土的结构从粒团结构变化至絮状结构,颗粒间由点点接触转变为面面接触,颗粒的边缘轮廓变得模糊,孔隙率、分型维数降低,结构致密性增强。     

碱污染下红黏土强度指标变化的微观角度分析

为了研究碱性环境条件下桂林红黏土强度指标变化机制,对不同质量分数NaOH溶液污染下的红黏土开展直剪试验、物化分析试验、颗粒分析试验以及比表面积试验,进而探究地基土体宏观力学指标与微观结构之间的关系.研究结果表明:随着NaOH质量分数的增加,黏聚力逐渐增大,内摩擦角逐渐减小.随着孔隙溶液中Na+质量分数的增加,微小土颗粒...     

既有红黏土地基压密固结效应研究

为了解受荷时间对既有红黏土地基压密固结效应的影响,针对影响承载力变化的"时间"因素,利用贵州铝厂氧化铝厂中受上部荷载分别为40年、30年、20年的既有红黏土地基载荷试验与地基土的物理力学性质试验,对地基土压密的时效性进行了研究。试验获得了12个工点地基土的承载力特征值、极限荷载、变形模量、相关土工试验数据以及地基土性状随时间发生变化的规律。结果表明,长期受上部荷载作用的既有红黏土地基表现出明显的压密固结效应,承载力提高幅度达到了6.7%到73.3%,红黏土地基承载力随受荷时间的增加呈上升趋势。研究结果以期为贵州铝厂其他车间的改建与重新开发提供地质依据。     

压实度与初始含水率对红黏土崩解特性的影响

为了研究压实度和初始含水率对红黏土的崩解影响机制,将取自桂林市南郊的红黏土压制成不同压实度和初始含水率的试样,采用自制仪器进行崩解性试验,计算不同时间的累积崩解率.同时,基于非饱和土力学分析不同初始条件下红黏土的崩解机制.试验结果表明:非饱和红黏土的崩解率随压实度增大而增大,随初始含水率增大则先减小后增大,最优含水率土...     

农药氯氰菊酯对土体基本性质影响的室内试验研究

为了研究有机氯农药对土体基本性质的影响,配制了不同浓度的氯氰菊酯农药污染土试样.对不同龄期的污染土样分别进行了颗粒分析、液塑限、p H值、电阻率测试、扫描电镜(SEM)等试验.结果显示,农药污染土的黏粒组分随农药掺量增加而增大;液限和塑限随污染物浓度增加而增大,塑性指数随浓度增加呈先增大后稳定的趋势;不同龄期试样的p H值随污染物浓度的增加而减小,变化幅度相似;同一龄期污染土的电阻率随农药掺量的增加而减小,在28 d龄期时电阻率最大;SEM试验发现,试样在1~56 d龄期时,孔隙先增大后减小,在28 d龄期时孔隙最大.同时分析了产生这些变化的原因,为有机污染物污染土体的原位测试研究提供了基础.     

碱处理对亚麻纤维性能的影响

通过改变碱液浓度、浸碱时间和浴比，采用L9（3^3）正交实验对亚麻纤维进行碱处理工艺优化，研究碱处理对亚麻纤维性能的影响．实验结果表明，经碱液处理后，亚麻纤维的主体纤维比例增大，伸长性提高，并产生大量卷曲，但平均长度减小、强度下降．其中碱液浓度是影响亚麻纤维性能的最显著因素．     

干湿循环下红黏土回弹模量对路面结构影响

利用室内承载板法分析干湿循环作用下压实红黏土回弹模量变化规律,以壳牌设计软件BISAR3.0为计算工具,计算了干湿循环下红黏土回弹模量对路面结构的力学特性影响。结果表明:压实红黏土回弹模量值随干湿循环次数的增加而衰减,其中第1次衰减很大,经过3~5次干湿循环作用后,回弹模量基本都在10~15 MPa。面层层底弯拉应力、应变随红黏土土基回弹模量的减小而减小,基层、底基层层底拉应力、应变随红黏土土基回弹模量的减小而增加。底基层层底弯拉应力、应变与红黏土土基回弹模量的关系可用对数来拟合。结构层厚度随红黏土土基回弹模量的减小而增大,经第1次干湿循环其结构层厚度增加19.32%,当回弹模量稳定后其厚度增加21.59%。     

酸性污染土物理力学性质的室内试验研究

基于上海地区浅层软粘性土较易被污染,且通常工业污染中以硫酸污染最为严重这一原因,选用该地区浅层典型的淤泥质粉质粘土,通过室内浸泡方法制备酸性污染土,系统研究了不同浓度硫酸溶液、不同侵蚀时间对土体物理力学性质的影响,研究表明:随酸侵蚀时间的推移,土的含水量、孔隙比、液塑限都是随硫酸浓度的增加而增加;土的圆锥入土深度随着浸泡时间的延长、酸液浓度的增加而加大,微型十字板强度减小,直剪固快试验结果规律不明显;压缩系数随浸泡时间的延长呈增大的趋势,压缩模量呈减小的趋势,而压缩系数和压缩模量随酸液浓度的变化规律不明显.同时对污染土几种强度试验方法的有效性进行对比分析,表明直剪固快试验有效性差;微型十字板试验和圆锥入土深度试验结果相吻合,有效性好,建议采用微型十字板和圆锥入土深度试验进行污染土室内强度试验.     

木质素改良红黏土的抗剪能力及动剪切特性研究

针对红黏土具有高含水率、高塑性、高孔隙比等不良工程性质，不宜直接作为路基填料这一现象，采用静三轴、动三轴试验方法研究了干湿循环下木质素改良红黏土抗剪强度指标(黏聚力和内摩擦角)及动剪切模量变化规律。结果表明，木质素可以显著提高红黏土的抗剪强度指标和动剪切模量，抗剪强度指标及动剪切模量随木质素掺量的增加先增加后减小，最佳掺量在9%～12%。木质素改良红黏土动剪模量与动应变关系可用H-D模型表示。改良土与素土最大动剪切模量与木质素掺量关系可以用三次函数表示。素土与改良土最大动剪切模量与围压关系可以用过原点的线性函数表示。经历相同次数的干湿循环，改良土抗剪强度指标及动剪切模量均较素土有明显提高，抗剪强度指标与干湿循环次数关系可以用倒数函数表示。建议在实际工程中木质素掺量为9%,养护时间为1 d。