重金属离子对黄土工程性质的影响

发布时间：2017-09-17 09:00

  本文关键词：重金属离子对黄土工程性质的影响

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【摘要】：重金属离子对土体力学和物理化学性质产生不同程度的影响,甚至严重威胁到建筑物安全。黄土中含有大量的碳酸盐,具有多孔隙性,对于重金属离子有良好的吸附性,可作为防污屏障材料应用于建筑工程中。本研究通过在杨凌黄土中掺入含Cr~(3+)、Zn~(2+)和Cu~(2+)的硝酸盐,采用颗粒相对密度试验、颗粒级配试验、易溶盐含量试验、界限含水率试验、扫描电镜试验、固结压缩试验和三轴剪切试验等,研究了重金属离子掺量和种类对黄土基本物理化学性质、土体的压缩特性、抗剪强度特性以及微观结构的影响,研究结论如下:(1)基本物理化学性质试验表明,黄土经重金属离子污染后,土样颗粒相对密度均减小,其中Zn~(2+)和Cu~(2+)污染黄土减小幅度相似,Cr~(3+)污染黄土减小幅度最大;由于重金属离子的絮凝作用,污染土样黏粒含量减少,粉粒含量增加;Zn~(2+)和Cu~(2+)对黄土液塑限影响较小,根据塑性图来判别,Cr~(3+)污染后黄土由粉质黏土转变为粉土;Cr~(3+)污染对黄土渗透系数的影响较小,而Zn~(2+)和Cu~(2+)污染会造成渗透系数的增大,但是仍与黄土保持在同一数量级;黄土中易溶盐总量和阳离子含量随着重金属离子掺量的增加而增大,pH值降低。(2)固结压缩试验表明,受Cr~(3+)污染黄土的压缩模量增加,压缩变形减小,而受Zn~(2+)和Cu~(2+)污染黄土的压缩模量减少,压缩变形增大;三轴剪切试验表明,受Cr~(3+)、Zn~(2+)和Cu~(2+)污染后的黄土土样黏聚力部分丧失,Zn~(2+)和Cu~(2+)的掺入导致黄土内摩擦角略微增大,Cr~(3+)的掺入则导致黄土的内摩擦角明显增大,并且受Cr~(3+)污染的黄土抗剪强度增加。(3)扫描电镜试验表明,随着Cr~(3+)含量的增大,土颗粒间碳酸钙和黏粒等胶结物减少,同时土颗粒吸附较多碎屑导致表面粗糙;随着Zn~(2+)和Cu~(2+)掺量的增加,重金属离子的侵蚀作用导致颗粒间的黏粒和胶结填充物充满细小的孔隙,使得土颗粒相互之间的联系变得疏松,颗粒边缘光滑;Cr~(3+)、Zn~(2+)和Cu~(2+)均造成黄土中孔隙数量变多且孔径增大。
【关键词】：环境岩土工程 黄土 重金属离子 物理化学性质 工程性质
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU444
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 研究目的及意义12-13
• 1.2 国外研究现状13-15
• 1.3 国内研究现状15-18
• 1.4 研究内容18-19
• 1.5 技术路线19-20
• 第二章 试验材料及方法20-23
• 2.1 试验材料20
• 2.1.1 土样基本性质20
• 2.1.2 化学试剂20
• 2.1.3 试验土样制备20
• 2.2 试验方法20-21
• 2.3 实验仪器21-23
• 第三章 重金属离子对黄土物理化学性质的影响23-30
• 3.1 重金属离子污染黄土的颗粒相对密度试验23-24
• 3.2 重金属离子污染黄土的颗粒分析试验24
• 3.3 重金属离子污染黄土的液塑限试验24-25
• 3.4 重金属离子污染黄土的渗透试验25-26
• 3.5 重金属离子污染黄土的易溶盐和阳离子含量试验26-27
• 3.6 重金属离子污染黄土的酸碱度试验27-28
• 3.7 本章小结28-30
• 第四章 重金属离子对黄土固结压缩特性的影响30-47
• 4.1 重金属离子污染黄土的压缩曲线结果分析30-41
• 4.1.1 铬污染黄土的压缩曲线结果分析30-34
• 4.1.2 锌污染黄土的压缩曲线结果分析34-37
• 4.1.3 铜污染黄土的压缩曲线结果分析37-41
• 4.2 重金属离子污染黄土的应力应变结果分析41-45
• 4.2.1 铬污染黄土压缩过程中应力应变结果41-42
• 4.2.2 锌污染黄土压缩过程中应力应变结果42-44
• 4.2.3 铜污染黄土压缩过程中应力应变结果44-45
• 4.3 本章小结45-47
• 第五章 重金属离子对黄土强度特性的影响47-59
• 5.1 重金属离子污染黄土的三轴剪切应力应变曲线分析47-54
• 5.1.1 铬离子污染黄土的三轴剪切试验应力应变曲线分析47-50
• 5.1.2 锌离子污染黄土的三轴剪切试验应力应变曲线分析50-52
• 5.1.3 铜离子污染黄土的三轴剪切试验应力应变曲线分析52-54
• 5.2 重金属离子污染黄土的强度指标结果分析54-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第六章 重金属离子对黄土微观结构的影响59-72
• 6.1 重金属离子污染黄土的扫描电镜试验结果分析60-70
• 6.1.1 铬离子污染黄土的扫描电镜结果60-63
• 6.1.2 锌离子污染黄土的扫描电镜结果63-66
• 6.1.3 铜离子污染黄土的扫描电镜结果66-68
• 6.1.4 重金属离子掺量对微观结构的影响分析68-70
• 6.2 本章小结70-72
• 第七章 结论与建议72-74
• 7.1 结论72
• 7.2 建议72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 作者简介79

【参考文献】

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本文编号：868458