重金属Cu 2+ 污染作用下膨胀土的胀缩特性及其力学损伤特性
发布时间：2021-08-25 20:18
在我国的工业化进程给环境带来较大的重金属污染问题。目前,重金属污染土的研究是岩土工程的一个重要研究领域。本文围绕宁明膨胀土被重金属Cu2+污染前后的胀缩特性、力学特性、微观形态等方面展开了试验研究与探讨,主要研究内容如下:（1）简述了宁明膨胀土的特点,参考现有的配制重金属污染土的制备方法,采用CuSO4·5H2O晶体作为污染物,运用盐调盐泡法制备土样,初始含水率控制为23%,污染液浓度控制为0g/L、2.5g/L、5g/L、10g/L。（2）宁明膨胀土的胀缩时程曲线均可分为3个阶段,其中膨胀时程曲线需将Does Response模型以及幂函数方能准确地描述膨胀时程曲线,对于收缩时程曲线,Does Response模型可对整个变形过程进行很好地描述。（3）对Cu2+污染前后的膨胀土胀缩性进行了对比分析,试验数据表明污染后的自由膨胀率、膨胀含水率、无荷载膨胀率以及竖向收缩率明显提高。其原因在于Cu2+的侵蚀作用使得氧化物的胶结作用遭到破坏,从而导致胀缩性明显提高,胶结作用的破坏使得...
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
广西膨胀土分布图（引自文献[8]）
桂林理工大学硕士学位论文3图1.1广西膨胀土分布图（引自文献[8]）1.2膨胀土研究现状自1983年美国相关部门在俄勒冈州首次意识到膨胀土问题以来[10]，因膨胀土特殊的工程特殊性所带来的工程问题一直受国内外学者的关注，在膨胀土的成分、结构特性、胀缩特性、物理力学特性等方面进行了大量以及深入的研究工作，不断刷新岩土工程领域人员对膨胀土的认识。1.2.1膨胀土的成分与结构特性膨胀土的矿物成分主要为蒙脱石、伊利石等，而引起膨胀土胀缩特性强烈的主要矿物成分为蒙脱石。蒙脱石的矿物晶格单元由两层SiO2夹一层Al2O3构成（如图2），层间存在大量的Ca2+、Mg2+、Na+、H+等离子，这些离子的静电力与范德华力共同构成了基本晶层之间的联结强度。该联结强度较低，当土体遇水时，水分子极易嵌入晶层中，使得基本晶层间的距离变大，宏观上则表现为土体产生膨胀现象。图1.2蒙脱石的矿物晶格单元传统的双电层理论对膨胀土的膨胀性进行了进一步的解释：蒙脱石基本晶层间的阳离子吸附水分子后形成水化阳离子，进而构成双电层，当吸附的水分子越多，双电层厚
桂林理工大学硕士学位论文8SEM试验结果，观察污染土的微观形貌，分析微观结构损伤特征，阐明抗剪强度指标的衰减规律。（2）数值计算：根据损伤理论，尝试找出重塑膨胀土的损伤因子，总结重金属污染膨胀土的强度衰减规律，分析重金属Cu2+作用下重塑膨胀土的工程性质指标变化规律；（3）理论分析：通过矿物学理论分析重金属Cu2+污染膨胀土的微观结构特征，结合时程效应理论与损伤理论分析重金属Cu2+污染膨胀土的胀缩变形规律以及强度衰减规律。具体技术路线如图3所示。图1.3本文研究框架图1.4.3研究方案①在宁明取原状膨胀土风干过筛，并放置于阴凉、恒温、恒湿、密封环境保存；②取风干过筛后的松散风干土，按《土工试验方法标准》（GB50123-1999）测试未污染土样的基本物理性能，包括比重、黏土颗粒级配分析、土体含水率、自由膨胀率、液塑限等；③设计CuSO4溶液浓度分别为0g/L、2.5g/L、5g/L、10g/L。调配完成的溶液放置在
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu2+污染红黏土土性异变现象分析[J]. 陈学军,陈议城,宋宇,李佳明,余思喆,陈李洁. 工程地质学报. 2019(05)
[2]酸雨入渗对膨胀土抗剪强度的影响及微观试验研究[J]. 常锦,杨和平,肖杰,何忠明,毛瑞,童超. 中南大学学报(自然科学版). 2019(01)
[3]水泥固化重金属污染膨胀土物理性质试验研究[J]. 张玉国,韩帅,万东阳,郑言林,杨晗玥,段萌萌. 科学技术与工程. 2018(31)
[4]离子土固化剂固化淤泥的微观机理研究[J]. 吴雪婷,项伟,王臻华,张美霞. 工程地质学报. 2018(05)
[5]生物炭修复重金属污染土研究进展[J]. 王宏胜,唐朝生,巩学鹏,王鹏,顾凯,李金文,施斌. 工程地质学报. 2018(04)
[6]在不同温度下土壤胶体分散系稳定性分析[J]. 牛岩. 现代农业科技. 2018(09)
[7]南宁市市郊农业土壤中重金属元素含量的多元统计分析[J]. 罗启清,王少鹏,王英辉,韦朝帅,张威,张俊. 安全与环境工程. 2018(02)
[8]膨胀土工程地质特性研究进展[J]. 冷挺,唐朝生,徐丹,李运生,张岩,王侃,施斌. 工程地质学报. 2018(01)
[9]淋滤条件下Zn2+污染对红黏土强度损伤特征试验研究[J]. 陈学军,周兴,宋宇,黄耀意. 工程地质学报. 2017(05)
[10]基于地统计学的土壤重金属分布与污染风险评价[J]. 杨奇勇,谢运球,罗为群,谷佳慧,曾红春. 农业机械学报. 2017(12)
博士论文
[1]重金属侵入下岩土的力学特性及固化机理研究[D]. 程峰.中南大学 2014
[2]非饱和膨胀土的裂隙概化模型与边坡稳定研究[D]. 袁俊平.河海大学 2003
硕士论文
[1]金矿区农田土壤重金属污染与农作物关系探讨[D]. 王显炜.长安大学 2010
[2]《广西膨胀土地区建筑技术条例》修订的若干问题研究[D]. 王建军.广西大学 2003
本文编号：3362786
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
广西膨胀土分布图（引自文献[8]）
桂林理工大学硕士学位论文3图1.1广西膨胀土分布图（引自文献[8]）1.2膨胀土研究现状自1983年美国相关部门在俄勒冈州首次意识到膨胀土问题以来[10]，因膨胀土特殊的工程特殊性所带来的工程问题一直受国内外学者的关注，在膨胀土的成分、结构特性、胀缩特性、物理力学特性等方面进行了大量以及深入的研究工作，不断刷新岩土工程领域人员对膨胀土的认识。1.2.1膨胀土的成分与结构特性膨胀土的矿物成分主要为蒙脱石、伊利石等，而引起膨胀土胀缩特性强烈的主要矿物成分为蒙脱石。蒙脱石的矿物晶格单元由两层SiO2夹一层Al2O3构成（如图2），层间存在大量的Ca2+、Mg2+、Na+、H+等离子，这些离子的静电力与范德华力共同构成了基本晶层之间的联结强度。该联结强度较低，当土体遇水时，水分子极易嵌入晶层中，使得基本晶层间的距离变大，宏观上则表现为土体产生膨胀现象。图1.2蒙脱石的矿物晶格单元传统的双电层理论对膨胀土的膨胀性进行了进一步的解释：蒙脱石基本晶层间的阳离子吸附水分子后形成水化阳离子，进而构成双电层，当吸附的水分子越多，双电层厚
桂林理工大学硕士学位论文8SEM试验结果，观察污染土的微观形貌，分析微观结构损伤特征，阐明抗剪强度指标的衰减规律。（2）数值计算：根据损伤理论，尝试找出重塑膨胀土的损伤因子，总结重金属污染膨胀土的强度衰减规律，分析重金属Cu2+作用下重塑膨胀土的工程性质指标变化规律；（3）理论分析：通过矿物学理论分析重金属Cu2+污染膨胀土的微观结构特征，结合时程效应理论与损伤理论分析重金属Cu2+污染膨胀土的胀缩变形规律以及强度衰减规律。具体技术路线如图3所示。图1.3本文研究框架图1.4.3研究方案①在宁明取原状膨胀土风干过筛，并放置于阴凉、恒温、恒湿、密封环境保存；②取风干过筛后的松散风干土，按《土工试验方法标准》（GB50123-1999）测试未污染土样的基本物理性能，包括比重、黏土颗粒级配分析、土体含水率、自由膨胀率、液塑限等；③设计CuSO4溶液浓度分别为0g/L、2.5g/L、5g/L、10g/L。调配完成的溶液放置在
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu2+污染红黏土土性异变现象分析[J]. 陈学军,陈议城,宋宇,李佳明,余思喆,陈李洁. 工程地质学报. 2019(05)
[2]酸雨入渗对膨胀土抗剪强度的影响及微观试验研究[J]. 常锦,杨和平,肖杰,何忠明,毛瑞,童超. 中南大学学报(自然科学版). 2019(01)
[3]水泥固化重金属污染膨胀土物理性质试验研究[J]. 张玉国,韩帅,万东阳,郑言林,杨晗玥,段萌萌. 科学技术与工程. 2018(31)
[4]离子土固化剂固化淤泥的微观机理研究[J]. 吴雪婷,项伟,王臻华,张美霞. 工程地质学报. 2018(05)
[5]生物炭修复重金属污染土研究进展[J]. 王宏胜,唐朝生,巩学鹏,王鹏,顾凯,李金文,施斌. 工程地质学报. 2018(04)
[6]在不同温度下土壤胶体分散系稳定性分析[J]. 牛岩. 现代农业科技. 2018(09)
[7]南宁市市郊农业土壤中重金属元素含量的多元统计分析[J]. 罗启清,王少鹏,王英辉,韦朝帅,张威,张俊. 安全与环境工程. 2018(02)
[8]膨胀土工程地质特性研究进展[J]. 冷挺,唐朝生,徐丹,李运生,张岩,王侃,施斌. 工程地质学报. 2018(01)
[9]淋滤条件下Zn2+污染对红黏土强度损伤特征试验研究[J]. 陈学军,周兴,宋宇,黄耀意. 工程地质学报. 2017(05)
[10]基于地统计学的土壤重金属分布与污染风险评价[J]. 杨奇勇,谢运球,罗为群,谷佳慧,曾红春. 农业机械学报. 2017(12)
博士论文
[1]重金属侵入下岩土的力学特性及固化机理研究[D]. 程峰.中南大学 2014
[2]非饱和膨胀土的裂隙概化模型与边坡稳定研究[D]. 袁俊平.河海大学 2003
硕士论文
[1]金矿区农田土壤重金属污染与农作物关系探讨[D]. 王显炜.长安大学 2010
[2]《广西膨胀土地区建筑技术条例》修订的若干问题研究[D]. 王建军.广西大学 2003
本文编号：3362786
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