酸性环境下黄土的结构性研究

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黄土是干旱半干旱条件下形成的一种结构性土,这种黄土结构性的特殊性,直接影响黄土的工程性质,作为一种典型的结构性土,黄土的工程问题都与其结构性密切相关,使得土结构性的研究成为二十一世纪土力学研究的核心问题。随着西部大开发战略的不断落实,黄土的工程问题逐渐与环境问题密切联系,也逐渐促进了环境岩土工程学科的发展。环境岩土工程是岩土力学与环境科学密切结合的一门新学科,是用岩土技术改善和处理影响生物生命与发展外围状态的学科,不但要解决实际工程中遇到的各种问题,而且还要解决工程实际与环境相互作用的问题。近些年来,国内外学者在污染岩土的工程性质与评价问题的关注度增多,而我国作为一个发展大国,存在严重的雾霾,酸雨的污染,包括城市垃圾,工业废水导致的土壤酸化,严重制约着我国的可持续发展道路。研究酸性环境对黄土的结构性影响,对工程建设和环境保护有着重要的意义。  首先,从黄土的压缩特性入手,通过对酸性环境下黄土的室内侧限压缩实验,研究了酸性环境下黄土在不同压力条件下的变形特性,结果表明:当压力小于100kPa时,酸溶液浸泡的土样的孔隙率明显小于蒸馏水浸泡后的土样。酸性溶液与土样中的大部分碳酸钙胶结反应,形成较大的空隙,在较小的上覆压力作用下能很好的压密;而在200-400kPa下,蒸馏水浸泡中的土样,其孔隙中的水排挤出,土骨架颗粒互相挤紧,盐类形成的胶结溶于水中,而酸性溶液浸泡的土样已经在较小压力下已被压密,从而蒸馏水浸泡样的孔隙比减小的更快,随着压力的逐渐增大,沉降速率逐渐下降,最终,浸水的土样和浸酸的土样的沉降量逐渐趋于一致。说明酸性溶液只是加快了黄土的沉降稳定速率,并不影响沉降量的大小。  根据前人对土结构性研究的方法即土力学方法,通过直剪实验和三轴实验构建西安黄土在酸性环境下的结构性参数,分析酸性环境下黄土结构性参数的变化规律,结果表明:在50kPa-100kPa下,取相同轴向应变对应的M值,有0.3mol/L硝酸浸入样>蒸馏水溶液浸入样>1mol/L硝酸浸入样;在200kPa和400kPa下,取相同轴向应变对应的M值,有蒸馏水溶液浸入样>0.3mol/L硝酸溶液浸入样>1mol/L硝酸溶液浸入样。  最后,通过扫描电子显微镜实验,观察并分析黄土的内部结构变化,从微观结构的特征的演化角度,定性的说明结构性转化的内因。
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