大气氧化致诱黏性土土性异变现象及其机理

作     者：张先伟 孔令伟 

作者机构：中国科学院武汉岩土力学研究所湖北武汉430071 岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 

出 版 物：《岩土工程学报》 (Chinese Journal of Geotechnical Engineering)

年 卷 期：2013年第35卷第12期

页      面：2192-2202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(41102200 51179186) 

主　　题：湛江黏土 大气氧化 游离氧化铁 微观结构 土壤胶体 

摘      要：关注了常温、常压、常态的大气环境下黏性土土性发生缓慢异变现象。以湛江黏土为研究对象,在大气氧化影响下,土色由青灰色、绿灰色变为淡黄棕、黄棕色;颗粒团聚程度增强,塑性、膨胀性、收缩性、灵敏性、结构屈服强度皆有所降低。大气氧化对土性改造使其力学性质有所强化,但因结构强度的减损对其力学稳定性的影响是长期的,且潜在危害较大。通过建立结构概化模型讨论了大气氧化致诱黏性土土性异变机理,大气环境诱发氧化还原环境变化,水–土–大气间的化学反应与运动影响颗粒间作用力改变,导致结构单元体联结形式更改进而重塑微观结构形态,控制土体的稳定性状态。氧化反应促使土中铁离子的化合价升高,在浓度梯度与土颗粒表面吸附能的作用下发生迁移并伴随着胶体态氧化铁的老化反应向晶质态发展,由混铁变为包铁为主的存在形式,微观结构变为低塑性的、物理接触的、弱结构强度的散凝结构。该研究可为因环境变化引起的地质灾害、工程灾害的预防、控制和治理提供了一定的理论支持。