混合层黏土内层水化和溶胀机制的分子动力学模拟

作     者：杨宇 徐国元 YANG Yu;XU Guoyuan

作者机构：华南理工大学土木与交通学院广东广州510641 

出 版 物：《矿业研究与开发》 (Mining Research and Development)

年 卷 期：2022年第42卷第12期

页      面：92-99页

学科分类：081901[工学-采矿工程] 081803[工学-地质工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(11672108) 国际(地区)合作研究与交流项目(11911530692)。 

主　　题：混合层黏土 分子动力学 水分子插入 溶胀机制 相互作用能 

摘      要：地表中超过70%的黏土属混合层类型,了解其溶胀行为对减少膨胀土地质灾害和矿业研究开发至关重要。通过编写水分子插入和相互作用能计算分子动力学脚本,通过比较最主要的伊-蒙混合层黏土与纯蒙脱石之间溶胀行为的差异,捕捉了基础层间距、相互作用能随水化量的变化情况。结果表明:由于不对称的内层与混合的平衡阳离子,混合层黏土相比于蒙脱石有着更小的溶胀;随着水化量增加,黏土与黏土之间、黏土与阳离子间的相互作用能不断下降,而黏土与水之间的相互作用能则增加,并且促进溶胀;库仑相互作用起着主要的、积极性的作用。研究揭示了混合层黏土的溶胀及黏土-水相互作用机制,为减少黏土膨胀、实现岩土灾害宏(微)观防治奠定了基础。