论文部分内容阅读
随着人类社会的发展,岩土工程领域涉及的范围越来越广,不仅会涉及到普通建筑,还会涉及到能源开采、地下环境保护、核废料地下处置、CO2地质处置等特殊工程,这些特殊工程将伴随有岩土介质的化学环境变化,因此水化学环境变异下岩土介质的水化学-力学耦合作用问题成为了一个必须解决的关键科学问题。 本论文针对黏土强度和压缩特性,通过室内直剪试验、压缩固结试验等试验手段,阐明了水化学-力学耦合作用对黏土工程性质影响规律。主要研究成果如下: (1)化学环境对于粘土颗粒形成的结构起着控制作用,尤其是形成的环境中离子的存在情况。在离子较少的环境中,粘土颗粒主要以面对面的片状堆积,在阳离子较多的环境中,粘土颗粒排列以边对面或者边与边的搭接为主。粘土颗粒的排列方式为面对面排列时,形成了密度较大的集聚结构,排列方式为搭接结构的形成了较大孔隙的凝聚结构。两种结构在相同的孔隙比时,凝聚结构比集聚结构的强度更高,但是压缩性较低,渗透性较大。 (2)通过当土样孔隙溶液为 NaCl溶液时,土样的粘聚力发生很大变化,尤其对低浓度溶液更为敏感。孔隙溶液的影响主要是改变了双电层的厚度,溶液浓度增加,颗粒表面双电层变薄,土样的粘聚力随之减小,内摩擦角稍有增大。由于土试样孔隙中真实孔隙水压力的影响,室内直剪试验所得到的粘聚力并非是土样的自身粘聚力。试验发现由于土样中渗透压力的存在,使得直剪试验中会得到负的粘聚力,土样真实孔隙水压力对于土样的强度影响很大,应该得到足够的重视。 (3)通过室内固结试验发现土试样受到盐溶液侵蚀后,颗粒间的斥力会减小,粘土颗粒表面的水膜会减少。这些变化会使得土体内发生化学固结和渗透固结作用,而这两种变化是完全两种机理导致的,而盐溶液的侵蚀则会同时导致这两种过程发生。而在上述变化中,还会伴随有Donnan效应,因此在一些特殊的工程中要特别注意,而对于生产化学试剂药品等的工厂更应该严格管理,防止所生产的化学用品泄漏后对于土体产生再压缩的作用,导致建筑开裂,引起后续的灾害。