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。

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。

碱污染红黏土物理性质及微观结构试验研究

碱污染使得贵州某铝厂地基红黏土孔隙比、比重和塑性指数降低。结合实际污染液浓度及入磨母液为污染源,考虑时间和浓度效应,对碱污染原状红黏土通过室内土工、电镜扫描试验、能谱分析,研究其物理性质的变化。结果表明:高浓度下,各基本物理指标总体低于蒸馏水养护下各指标,有机质含量、比重、黏粒含量、塑性指数、孔隙比整体降低,养护0~10 d期间,浓度越大指标降低程度越大,10 d时出现极值点;低浓度下,土颗粒较为分散,各物理指标多在20 d或40 d时出现极值点;入磨母液中,各物理指标均较低。污染红黏土特殊物理性质的变化是其微观孔隙面积、颗粒个数、新盐填充在微观孔隙内部以及黏土矿物吸附溶液中物质所共同导致的,另外,碱污染红黏土中粘土矿物不吸附Mg元素,岩土工程中应引起注意。

碱污染红黏土抗剪强度及破裂面微观结构特征研究

碱污染使得贵州某铝厂地基红黏土孔隙比、比重和塑性指数降低。本文结合实际污染液质量分数及入磨母液为污染源,考虑时间和质量分数效应,对碱污染原状红黏土通过室内直剪试验,研究其抗剪强度的变化。并从碱污染红黏土剪切位移为4 mm时破裂面的微观结构入手,对其微观孔隙、颗粒进行定性和定量分析,探究其剪切破坏时的破裂方式。结果表明:高质量分数下,抗剪强度整体增加,土中多为惰性孔隙,孔隙方向性较好,颗粒变得较为狭长;入母液下,抗剪强度整体增加最多,土中几乎全为惰性孔隙,孔隙方向性最好,颗粒最为狭长;低质量分数下,抗剪强度整体减少,土中内活性孔隙仍较多,孔隙方向性较差,颗粒仍保持较好圆度。为碱污染红黏土的改良以及宏-微观的定量化研究提供一定的参考。

有机质污染红黏土地基加固效果的力学效应分析

某工程场地水泥搅拌桩桩体质量抽芯检测中,发现某些桩体的质量存在问题。现场开挖检查,发现"问题桩"呈带状分布。通过对场地的进一步勘查,得知该场地局部地段由于化粪池处理不当,造成红黏土被有机质污染,导致水泥搅拌桩加固的红黏土地基的桩体质量出现问题。通过选取代表性的土样进行室内有机质污染红黏土相关指标的测试,并对勘察资料及室内试验资料的统计、分析,得到该场地有机质污染红黏土的物理力学性质指标。结合现场抽芯和开挖观察以及对微观结构的分析,探讨有机质污染红黏土对水泥搅拌桩力学效应的影响。研究表明:该场地红黏土被有机质污染的程度,随着距化粪池的渐远而减弱,红黏土的物理力学性质指标变幅的程度逐渐减小,力学软化效应的显著性依次减弱,致使"问题桩"呈带状分布。

NH_(3)·H_(2)O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(NH_(3)·H_(2)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NH_(3)·H_(2)O污染红黏土微观结构参数(孔隙率、孔隙个数、孔隙平均面积和孔隙分形维数)的变化。试验研究结果表明:同一组试件,随着氨水浓度的递增,土颗粒表面变化过程由表面细腻平整光滑、土颗粒间孔隙少、团粒体结构较致密、多为片状或叠片状→表面依次变得粗糙不规则、孔隙增大、有少量的粒状体出现→逐渐递变为团粒体结构疏松、孔隙扩散、出现粒状架空结构。究其原因可知,氨水溶液的浸入在红黏土矿物的微孔隙、表面和层间产生聚集、沉淀、腐蚀等系列物理化学作用,使土颗粒间原本起到胶结固化作用的物质被消耗,原生的土体结构发生破坏,土颗粒间的孔隙增大结构松散,压缩空间增大,稳定性下降。

水泥固化锌污染红黏土固化率与微观孔隙特征

为探究水泥污染土固化率与孔隙特征之间的关系,利用水泥作为固化剂对锌污染红黏土进行固化稳定处理,对不同养护期人工污染土的毒物浸出毒性、微观孔隙及生成物成分进行研究。结果表明:重金属浸出量随锌离子浓度增加总体呈上升趋势,固化率则相反。固化土中固化率与总孔隙率相关性最高且呈负相关,0.840~8.400μm的孔隙体积分数与总孔隙率相关性最高且呈正相关;随着离子浓度增加,0.840~8.400μm的孔隙体积分数与总孔隙率占比增加而固化率下降;水泥掺量10%时,固化土内部水化反应生成络合物CaZn 2(OH)6 2H 2O进而填充孔隙,使内部结构更密实。

基于CART对污染红黏土氧化物与强度特性的数据分析

作为一种区域性特殊土,红黏土裂隙发育,力学性质较差,而重金属污染将进一步加剧其不稳定性。为探究红黏土在重金属污染下的强度特征,通过XRF分析、直剪试验和抗压试验,分析了污染红黏土中Al_(2)O_(3)、TiO_(2)、K_(2)O等氧化物含量和力学性质与铬离子掺量的关系,并基于分类与回归树(CART)的方法,建模、拟合并预测了红黏土的力学性质随铬离子浓度的变化规律,分析了红黏土中氧化物对其强度的影响。试验结果表明,红黏土的抗剪强度、内摩擦角随铬离子浓度的升高呈下降趋势,而黏聚力随铬离子浓度的升高呈上升趋势,铬离子的引入使红黏土的无侧限抗压强度显著下降。同时CART建模表明土样中的氧化物可对红黏土的强度特性产生影响。

碱液对桂林红黏土物理力学性质的影响研究

红黏土属于特殊性土,由于其特殊的成因过程和成因环境,工程性质与黏土有很大的区别。选取桂林雁山区红黏土,以氢氧化钠作为碱类污染物,通过相对密度试验、界限含水率试验、直剪试验、压缩试验,研究红黏土受到不同浓度氢氧化钠溶液污染后,对物理力学特性的影响。结果表明:受污染红黏土,随碱浓度的增加,其比重增大,液限、塑限均增大,抗剪强度减小,压缩系数增大,压缩模量减小。