酸碱污染黄土抗剪强度演化规律及微观机制

作     者：刘宽 叶万军 高海军 董琪 LIU Kuan;YE Wan-jun;GAO Hai-jun;DONG Qi

作者机构：西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 陕西省延安公路管理局陕西延安716000 陕西科技控股集团有限责任公司陕西西安710003 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2022年第43卷第S01期

页      面：1-12页

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.41672305,No.42072319) 陕西省重点研发计划项目(No.2017ZDXM-SF-082) 

主　　题：土力学 原状黄土 酸碱污染土 抗剪强度 微观机制 

摘      要：为探索酸碱污染对天然黄土抗剪强度的影响,首先对原状黄土试样浸泡不同浓度的HCl和NaOH溶液,而后展开三轴强度试验、扫描电镜测试、压汞试验以及土体化学组成和液塑限的测定,研究酸碱污染作用对黄土抗剪强度、微观结构、化学成分和塑性的影响规律。结果表明:酸污染浓度增加,土体应力-应变曲线峰值衰减,抗剪强度劣化,黏聚力近指数趋势折减,内摩擦角相对稳定;碱污染浓度增加,土体应力-应变曲线峰值提升,抗剪强度增大,黏聚力增幅显著,内摩擦角略增;酸污染后,土体颗粒形态破碎,胶结物质溶解,颗粒与孔隙间界限模糊,骨架颗粒间孔隙、黏粒间孔隙含量及尺寸均增大;碱污染后,土体支架孔隙塌落,次生胶结均衡了局部损伤,补强了结构联结度,骨架颗粒间孔隙含量及尺寸均减小,黏粒间孔隙尺寸减小而含量增加;浸泡酸液后,土体内阳离子含量显著增加,碳酸钙含量急剧减少,液塑限均减小;浸泡碱液后,土体内Al^(3+)略有增加,其余阳离子平缓减少,碳酸钙含量小幅增加,液塑限均增大。分析试验结果,归纳了酸碱污染黄土抗剪强度演化的微观机制:酸碱污染效应下,土体内矿物溶解、离子交换、颗粒及孔隙结构调整,驱动土体初始结构损伤,新生结构形成,这一综合效应对土体抗剪强度而言是优是劣,取决于初始结构的损伤与新生结构的形成哪个更占优势。