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盐环境下污染土的试验研究

作　者: 牛小玲
导　师: 白晓红
学　校: 太原理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 盐污染化学腐蚀离子交换物理力学性质微观结构微观参数
分类号: TU411
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 51次
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内容摘要

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+、Mg2+等。本文在室内试验的基础上,对盐污染土的物理力学性质和微观结构方面进行了研究。首先通过室内模拟的方法,制备污染土样,配置化学溶液采用的是氯化钠和硫酸钠。对污染前后土体进行物理力学指标的测定后可知,土样的基本物理指标和土体的变形特性等在盐污染后都会随着盐溶液浓度的变化而变化。NaCl溶液和Na2SO4溶液侵蚀的土样,随着溶液浓度的增加,土样的质量、比重均随之增加,而孔隙比、液限、塑限、塑性指数均随之降低。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。还有一点,钠盐污染后土样的压缩性较未污染的土样都提高了。其次采用另一种模拟方法,用不同浓度氯化镁和硫酸镁溶液直接混合到土体中后制备污染土样,然后对污染土样和未污染土样进行常规的室内试验。经MgCl2和MgSO4盐腐蚀后的土样,液限、塑限比未腐蚀土样的小,且随着Mg2+含量的增大,其值逐渐减小。相反,塑性指数经污染后比污染前的值都大,但是其值随着Mg2+含量的增大是减少的。MgSO4对于土样的影响要强于MgCl2,再一次说明硫酸根离子比氯离子对土的影响大。土样在不同Mg2+含量的镁盐腐蚀后,粘聚力c值随Mg2+含量的增大而增大,但是变化不大;而不同Mg2+含量盐污染土的内摩擦角φ值比未污染土的φ值变化明显,随Mg2+含量增加φ值递减。最后,通过扫描电镜SEM对钠盐污染土微观结构进行研究,分析污染前后土体微观图像的形貌变化;并通过Image-ProPlus图像处理程序,对扫描电镜图像进行微观参数分析,得到土体颗粒与孔隙的关系,各类孔径的变化规律,以及颗粒内孔隙占所有孔隙百分比的变化情况。结果发现,由于盐的浸泡腐蚀生成了新的物质,大孔径的比例变小,而中、小孔径的比例增大;而且孔隙比也随着浓度的增加逐渐减小,这与前面物理指标的研究中得到孔隙比的变化规律是一样的。盐溶液浸泡后土样微观结构图像中土颗粒内孔隙的比例比在清水中浸泡的要大,且随着浓度的增加比例也随之增大。

全文目录

摘要  3-6
ABSTRACT  6-13
第一章绪论  13-34
  1.1 课题研究的意义  13-15
  1.2 环境岩土工程的概述及发展  15-17
    1.2.1 环境岩土工程学科的形成  15-16
    1.2.2 环境岩土工程的研究内容  16
    1.2.3 环境岩土工程研究现状  16-17
  1.3 污染土的研究概述  17-21
    1.3.1 污染土的研究现状  17-18
    1.3.2 污染土的来源、特征及研究内容  18-19
    1.3.3 污染土的腐蚀作用机理  19-20
    1.3.4 污染土的检测应包括以下内容  20
    1.3.5 污染物迁移轨迹及规律  20-21
  1.4 污染土的国内外研究现状  21-28
    1.4.1 污染土特性的研究  21-27
    1.4.2 污染土的试验研究  27-28
  1.5 污染土的分析评价  28-30
    1.5.1 污染土的性状评价  28
    1.5.2 污染土的风险评价  28-29
    1.5.3 污染土的岩土工程分析与评价  29-30
  1.6 污染土的整治和处理方法  30-32
    1.6.1 污染土的整治  30-31
    1.6.2 污染土的处理方法  31-32
  1.7 本文所做的主要工作  32-34
第二章钠盐污染土样的制备及其物理力学特性试验研究  34-54
  2.1 试样的制备  34-37
    2.1.1 土样的选取与制备  34-35
    2.1.2 化学溶液的配置  35-36
    2.1.3 污染土样的制备  36-37
    2.1.4 土样污染前后的外观变化  37
  2.2 试验仪器  37-38
  2.3 钠盐污染土基本物理性质的变化  38-46
    2.3.1 含水率的变化  38-39
    2.3.2 土样质量的变化  39-40
    2.3.3 密度的变化  40-41
    2.3.4 比重的变化  41-42
    2.3.5 孔隙比的变化  42-43
    2.3.6 液、塑限的变化  43-45
    2.3.7 影响粘性土可塑性的因素  45-46
  2.4 钠盐污染土力学性质的变化  46-52
    2.4.1 变形特性研究  46-47
    2.4.2 压缩曲线图像分析  47-48
    2.4.3 压缩试验的指标分析  48-52
  2.5 本章小结  52-54
第三章镁盐污染土样的制备及其物理力学特性试验研究  54-61
  3.1 引言  54
  3.2 试样的制备  54-55
    3.2.1 土样的选取  54
    3.2.2 溶液的配置  54-55
    3.2.3 污染土样的制备  55
  3.3 物理力学性质的变化  55-59
    3.3.1 液、塑限的变化  55-58
    3.3.2 抗剪强度  58-59
  3.4 本章小结  59-61
第四章盐污染土微观结构的试验研究  61-79
  4.1 引言  61-63
    4.1.1 土的微观结构  61-62
    4.1.2 土的微观结构研究  62-63
  4.2 盐污染土微观结构的观测  63-67
    4.2.1 扫描电镜（SEM）技术介绍  63-64
    4.2.2 扫描电子显微镜仪器介绍  64
    4.2.3 研究流程  64-65
    4.2.4 微观试样制备方法  65-66
    4.2.5 微观图像的采集  66
    4.2.6 微观图像的处理  66-67
  4.3 盐污染土微观结构的形貌分析  67-71
  4.4 盐污染土微观结构的定量化研究  71-77
    4.4.1 盐污染土微观结构参数的选择  71-73
    4.4.2 盐污染土微观结构参数的分析  73-76
    4.4.3 对土微观结构图像中颗粒内孔隙的分析  76-77
  4.5 本章小结  77-79
第五章结论与展望  79-83
  5.1 全文总结  79-80
  5.2 存在问题及展望  80-83
    5.2.1 存在问题  80-81
    5.2.2 研究方向和展望  81-83
参考文献  83-88
致谢  88-89
攻读学位期间发表的学术论文  89

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