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为探求交流电阻率及阻抗特性在锌污染砂监测中的应用,以典型的锌重金属为污染成分,与不同物理性质下的纯净砂形成不同污染程度的污染砂。首先对受锌污染的非饱和砂进行了交流阻抗及温度测试,并对数据作了温度校正,其次系统地分析了测试频率、含水量、孔隙比、锌污染含量对污染砂交流电阻率及阻抗谱的影响,最后得到了各影响因素与交流电阻率及阻抗特性间的定性和定量关系,初步建立了锌污染砂交流电阻率及其阻抗特性的分析经验公式。结果表明: (1)随电流频率的增大砂交流电阻率值逐渐减小。砂内部部分颗粒与其表面的溶液形成微小电容器,是电流频率对砂交流电阻率影响的原因所在。砂中含水量对其交流电阻率的影响明显,当含水量较低时,砂交流电阻率变化较大;较高时,交流电阻率变化较小。相比含水量,孔隙比对砂交流电阻率的影响微弱。 (2)砂中锌污染含量对其交流电阻率的影响明显,特别是锌污染含量在0~250mg·kg-1范围内时,锌污染含量稍微增大就能造成砂交流电阻率的显著下降;随着锌污染含量逐渐升高,砂交流电阻率受其影响减弱,并逐渐趋于稳定。 (3)在经验公式中对含水量、孔隙比与砂交流电阻率关系的相关指数进行了拟合。含水量指数值很接近于1。孔隙比指数分布于0.8~2.2之间,稳定性较差,同时受含水量的影响。 (4)锌污染砂孔隙水溶液中的离子对砂交流电阻率有较大影响。在分析锌污染含量与砂交流电阻率时,可以用锌污染含量来表达阴、阳离子导电对砂交流电阻率的影响。锌污染含量与砂交流电阻率间有很好的幂函数关系,锌污染含量指数变化幅度小,相对稳定。 (5)经分析拟合建立了锌污染含量初步预测的经验公式并作了验证,通过测定锌污染砂交流电阻率,结合砂的物理性质,来定量给出砂中锌污染含量的大小。锌污染含量指数随含水量有所变化,需根据含水量适当选择,并在适当范围内给出了其随含水量变化的取值表。 (6)不同锌污染含量、含水量、孔隙比下的Bode相角图中,相位角随着电流频率的增大,先减小而后增大。各条曲线中,相位角最小值所对应的电流频率值很接近。综合考虑,当电流频率选为50kHz时,各条曲线对应的相位角均较小。Nyquist图中,当电流频率增大时,各条曲线Z”值先增大再减小,在电流频率为50kHz时Z”取到峰值,各条曲线的起伏呈小山形。随着锌污染含量的增大,小山形曲线变化幅度逐渐减小。