不同水化学条件对桂林红粘土工程特性的影响

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在碳酸盐岩广泛分布的广西桂林,红粘土是一种常见的工程土类,且具有独特的成因、成分结构以及工程性质。红粘土在不同水化学条件下会表现出不同的岩土工程特性。研究不同离子浓度的盐溶液对红粘土物理力学性质的影响,具有重要的工程实际意义。  本文以桂林临桂县的红粘土为研究对象,通过室内土工试验,较为系统地研究了不同浓度NaCl溶液对红粘土物理力学特性的影响,其主要研究成果为:  1、不同浓度NaCl溶液对红粘土压缩变形特性的影响。  使用自行研制的新型耐腐蚀固结仪,对使用不同浓度NaCl溶液饱和的红粘土进行标准固结试验。试验结果表明:干密度为1.5g/cm3的红粘土,其压缩性随着溶液中 Na+浓度的增加而减小;而干密度为1.3g/cm3的红粘土,其压缩性也随着溶液中 Na+浓度的增加而变化,但变化趋势不明显。究其原因可能是盐分对粘土颗粒的絮凝作用和 Na+对粘土颗粒的膨胀和分散作用的综合结果。  2、不同浓度NaCl溶液对红粘土渗透特性的影响。  试验结果表明:干密度1.5g/cm3的红粘土,其渗透系数k随着溶液中Na+浓度的升高呈明显的降低趋势;而干密度的1.3g/cm3的红粘土,其渗透系数k同样随着溶液中Na+浓度的增大并没有呈明显的降低或者升高的趋势。  不同浓度的NaCl盐溶液会对红粘土渗透性的影响,其主要原因可能是因为随着孔隙溶液中Na+浓度的升高,Na+对土中吸附性Ca2+和Mg2+的交替吸附作用逐渐变强。为便于分析,本文还引入了钠吸附比(SAR)这一农业科学中常用的概念。  3、将用不同浓度NaCl溶液及去离子水进行过渗透试验的红粘土样,刮去其周围所沾有的凡士林,切块后进行低温烘干,碾碎过0.5mm筛。最后,采用液、塑限联合测定法分别测定其界限含水率。  试验结果表明:不同浓度的NaCl盐溶液会对红粘土的可塑性产生影响,并且,其液、塑限均有随着渗透所用的NaCl盐溶液摩尔浓度升高而降低趋势。其中,NaCl盐溶液摩尔浓度对于红粘土的液限wL影响较大,最大降幅达3.3%;对于红粘土的塑性指数IP,最大降幅为2.4%;对于红粘土的塑限影响则较小,最大降幅只有1.1%。  造成这一影响的原因可能是因为红粘土经过不同浓度NaCl盐溶液渗透后,其热力电位与动电电位发生了变化,遇水后,孔隙溶液中的阳离子与水分子产生竞争吸附,部分与粘粒结合不紧的水分子被阳离子所替代,使粘粒对水分子的吸附量减小所致。
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