酸雨蚀变下云南红土的宏微观特性及机理研究

作     者：张浚枫 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄英;保华富

授予年度：2017年

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：常硝酸比例酸雨 变硝酸比例酸雨 剪切特性 强度蚀变系数 微结构特性 电导率特性 作用机理 

摘      要：根据云南酸雨特点配制模拟酸雨溶液,考虑硝酸含量、pH值两个因素,采用浸泡、干湿循环的试验方法,研究常硝酸比例酸雨、变硝酸比例酸雨作用下云南红土抗剪特性的变化,与此同时运用强度蚀变系数、平均强度蚀变系数比较常硝酸比例酸雨、变硝酸比例酸雨作用下红土蚀变系数的差异,最后对酸雨—红土间的作用机理进行分析。常硝酸比例酸雨试验结果表明:酸雨浸泡(干湿循环)降低了红土的抗剪强度及其指标。酸雨pH越小,浸泡时间(干湿循环次数)越大,红土抗剪强度折减越多;红土的抗剪强度及其指标随pH值增大而波动增大,质量随pH值增大而减小;浸泡第1d(干湿循环第1f)时,红土抗剪强度及其指标折减幅度最大,之后随浸泡时间(干湿循环次数)的增加而波动变化,质量随浸泡时间(干湿循环次数)增加而波动减小。变硝酸比例酸雨试验结果表明:变硝酸比例酸雨浸泡(干湿循环)降低了红土的抗剪强度。抗剪强度随硝酸比例的增加而波动增大;抗剪强度随酸雨pH减小而降低;抗剪强度随浸泡时间(干湿循环次数)的增加而波动减小;质量随硝酸比例的增加而波动增加。蚀变系数表明:红土抗剪强度的变化可用强度蚀变系数、平均强度蚀变系数表示;平均强度蚀变系数与垂直压力200、300kPa条件下的强度蚀变系数相近,可用200、300kPa下的强度蚀变系数代替平均强度蚀变系数。微结构试验结果表明:浸泡5d(干湿循环5f)时红土颗粒排列较为密实、孔隙较少,红土的抗剪强度较强,浸泡1、9d(干湿循环1、9f)时红土颗粒排列较为松散、孔隙较多,红土的抗剪强度较弱。孔隙比在浸泡5d(干湿循环5f)时较小,红土的孔隙较少,红土颗粒排列较紧密,其抗剪强度、强度蚀变系数都较大;浸泡1、9d(干湿循环1、9f)时较大,此时红土的孔隙比较多,红土颗粒排列较疏松,红土密实程度较低,其抗剪强度、强度蚀变系数都较低。电导率试验结果表明:电导率在浸泡5d(干湿循环5f)时较大,此时红土内部晶体含量较多,其密实程度较高,抗剪强度、强度蚀变系数都较大;浸泡1、9d(干湿循环1、9f)时,红土电导率较小,此时红土内晶体含量较少,孔隙较大,密实程度较低,其抗剪强度、强度蚀变系数都较低。酸雨—红土间的作用机理:将酸雨浸泡下酸雨—红土相互作用归结为:渗胀软化、蚀变、凝胶、蚀析、蚀换等作用,将酸雨干湿循环下酸雨—红土相互作用归结为:增湿、脱湿、干湿循环三个过程。这些过程主要发生水软化、水蚀变、酸蚀变、胶体生成、胶体破坏、生成物的结晶、生成物的迁出等。