受离子污染饱和重塑黏土微观特性分析文献综述

 2022-10-31 11:10

文献综述(或调研报告):

随着人口的增长和经济的快速发展,环境、化学、生物等方面的相互交叉作用势必会对土木工程造成复杂的影响,引起诸多环境岩土工程问题。污染物质通过多种途径进入地基土,并不断积累,如果超过土的自净能力,就会引起污染,使得地基土的组成、结构和功能发生变化。在工程建设中,污染可以引起地基土强度的降低,导致建筑物失稳或破坏。因此研究污染对土的影响非常重要,这已经成为环境岩土工程领域中的一个崭新课题,受到了广泛的关注。污染土的研究涉及到岩土工程、环境工程、土壤科学等多个学科领域。

地基土中污染物质主要有无机污染物和有机污染物。此外,城市污水和医院污水中还有一些有害微生物。在我国广大地区,地下水受农业、工业、生活污水以及海水等环境因素的影响,常含有一些具有侵蚀性的离子,如SO42-、Cl-、Na 、Zn2 、Mg2 等。目前,国内外都对其进行深入研究。

牛小玲(2009)通过横向比较NaCl溶液和Na2SO4溶液侵蚀下土样的各项指标发现,Na2SO4对于土样的影响要强于NaCl。NaCl溶液浸泡的土样,液限、塑限、塑性指数随浓度的变化改变不大,而Na2SO4变化较显著。说明硫酸根离子比氯离子对土的影响大,土样经盐溶液浸泡后,生成的新物质填充了颗粒间的孔隙,土中大孔径的孔隙面积比例变小,而中、小孔径的孔隙面积比例增大;而且孔隙比也随着浓度的增加逐渐减小,这与物理指标研究中得到的孔隙比变化规律是一致的。。随着盐溶液浓度的增大,土样的孔隙面积减少,颗粒面积增多。孔隙的贯通性也随着盐浓度的增大而减弱。

周玉明等(2006)从粘性土微观角度论述了含水量对工程性质的影响。其中他指出土的蠕变变形与含水量有关,从微观上分析,土体的流变性并不是固体土颗粒流变性,而是土的颗粒与颗粒接触形式的反映,粘土片之间的点接触、线接触转变为面接触及结合水膜的变薄、胶结物质的破坏都会导致土的变形。

刘志彬等(2013)在研究锌污染膨润土时,指出污染土粘粒含量减小是因为重金属离子与黏土矿物颗粒间发生物理化学作用,导致颗粒间联结力变化,造成颗粒的团聚。何宏平等(2001)通过控制变量法,保持温度、离子浓度和pH值不变,只增加吸附液体积的方法进行蒙脱石、伊利石、高岭石对Cr3 、Cu2 、Zn2 、Cd2 、Pb2 等重金属离子吸附容量的试验研究。夏磊(2014)研究发现土体遭受到重金属离子污染后,污染土的物质组成发生了变化,当重金属离子浓度较小时,各种参数响应剧烈,随着离子浓度的增大,变化趋于平缓,随着离子浓度的增大,粘粒含量、阳离子交换容量均降低,而易溶盐含量随之增大;2)随着重金属离子浓度的增大,腐蚀程度加深,颗粒团聚、出现大孔隙、骨架颗粒松散。杨玉婷研究了水泥加固红土的微结构特征及其参数变化。伯桐震(2012)开展了酸污染红plusmn;的直剪、击实、压缩试验前后的SEM图像研究,用Matlab编制程序对图像进行处理,提取并分析了酸污染红土的微结构特征参数;王盼(2013)研究了硫酸亚铁侵蚀红土的击实、直剪、渗透、压缩试验后红土的SEM图像,对比分析了硫酸亚铁侵蚀红土的微观结构变化特性。任礼强(2014)研究了碱污染红土的直剪、压缩试验前后红止的SEM图像,对比分析了不同浓度、不同养护时间和力学试验前后碱污染红王的微观结构变化情况。樊宇航(2014)研究了水环境条件下酸污染红土的直剪、压缩试验前后红止的SEM图像,对比分析不同浓度、不同浸泡时间、不同温度酸泡入泡出红止的微观结构变化情况,提取并分析了水环境条件下酸污染红土的微结构特征参数变化特性

国外方面,1973年Tovey首次尝试应用计算机图像处理系统对土的细观进行定量化的分析;1976年Mitchell在“Fundamental of Soil Behavior#39;一书中对粘土微观结构及其控制因素的定量化进行系统的分析;1977年S.Matuso和M.Kamon用公式表示出颗粒定向的程度。Assad发现,地基土可以和酸相互作用生成新的物质,引起地基土膨胀,导致地基隆起。Kamon(2001)和Modmoltin(2002)研究认为,粘土的液限随着土中离子浓度的减小而减小,钙离子和钠离子对粘土的强度都有加强作用。

参考文献:

[1] J.C. Santamarina, K.A. Klein, Y.H. Wang. And E. Prencke (2002). “Specific surface: determination and relevance” NRC Research Press Web site at http:// cgj.nrc.ca.cn on 22 February 2002..

[2]Vishal Gupta, Jan D. Miller(2010). “Surface force measurements at basal planes of ordered kaolinite particles” Journal of Colloid and Interface Science 344(2010) 362-371.

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