酸污染对黄土抗拉强度特性及其边坡稳定性影响研究

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随着黄土地区城镇化建设和工业化进程的不断推进,大量的生活污水和工业废水造成的环境污染问题日益突出,土体受到侵蚀,改变了黄土体的物性状态。而土体的污染与场地的稳定性直接关乎到建(构)筑物与天然边坡等工程的安全稳定,该问题已经成为广受关注的环境岩土问题之一。黄土作为特殊土,具有典型的特殊组构和工程性质,目前对其抗拉强度特性的研究较少,尽管黄土的抗拉强度较小,但引起的土体开裂、滑坡、泥石流等地质灾害不容忽视。环境对土体的污染,影响着黄土的抗拉强度演变及工程稳定。因此对于污染土的抗拉强度的研究,在环境工程实际应用中具有重要意义。基于此,展开酸污染原状黄土的抗拉强度特性的研究工作。通过单轴拉伸法对不同浓度的盐酸、硝酸和硫酸污染的原状黄土的抗拉强度进行研究,从土体内部组构变化及化学物质腐蚀演变分析了酸污染原状黄土的破坏机理,归纳出以下研究成果:(1)目前针对黄土抗拉强度的测试仪器仍在讨论和规范化过程中,尚不完善,未形成统一标准,为最大程度真实模拟原状黄土拉裂破坏,经过多次调试、试验,自行装配了一套用于测试抗拉强度的卧式单轴拉伸装置,为黄土抗拉强度的研究提供一种相对可靠的测试方法。通过轴向压裂试验进行结果对比,两者试验结果差别较小,即卧式单轴拉伸测试仪可用于试验研究。(2)为了研究酸污染原状黄土的抗拉强度,配置了四种浓度的酸溶液,对污染原状黄土进行抗拉强度测定,研究结果表明:抗拉强度介于6.47k Pa~11.82k Pa之间,较未污染土抗拉强度均有所下降,抗拉强度损伤幅度在10.32%~45.26%之间,酸溶液种类不同,其抗拉强度表现为:盐酸<硝酸<硫酸<蒸馏水。随着酸溶液浓度的增高,盐酸和硝酸污染土的抗拉强度减小,硫酸污染土的抗拉强度增大且增幅逐渐减小。(3)试验研究了不同冻融循环条件下酸污染原状黄土的抗拉强度,试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,酸污染原状黄土抗拉强度均呈减小态势,3~5次冻融循环之后黄土抗拉强度趋于基本稳定,基于试验数据分析,建立了酸侵蚀冻融循下黄土抗拉强度劣化模型。(4)通过酸污染边坡稳定性数值模拟分析,边坡稳定性安全系数为2.43,随着酸溶液浓度的增加,边坡稳定性呈减小态势,对边坡浅层稳定性影响显著,且边坡滑动面多呈平面型破坏。
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