赤泥改良黄土的抗剪强度和渗透性研究

摘要

本文利用赤泥改良山西太原东山地区黄土并结合电阻率法研究了其抗剪切性能和渗透性能，得出了改良土抗剪强度与赤泥含量、龄期、垂直压力、孔隙比之间的关系，以及渗透系数与渗透压强、赤泥含量、孔隙比、龄期的关系。系统地分析了剪应力和电阻率随剪切位移的变化、电阻率随电流频率、赤泥含量等因素的变化，从而建立了赤泥改良黄土抗剪强度与电阻率、渗透系数与电阻率的关系式。将赤泥改良黄土用于工程或防渗材料后可能受到不同pH值的酸雨或工厂废水等酸性介质的影响，本文利用硫酸配置了不同pH的溶液，阐述了酸性条件下赤泥改良黄土水化产物和孔隙结构的改变，揭示了改良土的电阻率、剪切性能和渗透性能的变化规律，进一步建立了剪应力、渗透系数与酸液浓度的关系式，得出了渗透前后溶液浓度的变化规律。主要的研究成果包括： （1）为了消除电极片投影不重合对电阻率的影响，需对实测电阻率进行修正；当电流频率较小时，电流波动对电阻率的影响较大，为减小电流波动对电阻率造成的影响取电流频率为50 kHz进行下文的讨论与分析；不同赤泥含量、垂直压力和龄期下，电阻率随剪切位移的增大而增大。电阻率与龄期呈对数函数，电阻率随龄期的增加而增大；赤泥掺入量增加，从而改良土导电性增强，电阻率减小。 （2）赤泥和水泥水化反应，产生的水化硅酸钙和水化铝酸钙改善了黄土的孔隙结构，使得改良土密实度提高，强度增大；不同赤泥含量、垂直压力和龄期下，剪应力随剪切位移的增大先变大后趋于不变。随赤泥的含量的增加，抗剪强度先增大后减小，当赤泥含量为15%附近时抗剪强度最大；通过抗剪强度与垂直压力的线性关系得到抗剪强度指标。抗剪强度随龄期的增加而增大，龄期小于14 d时抗剪强度的增幅较快，抗剪强度与龄期呈对数函数；建立了剪应力与电阻率的关系，剪应力随着电阻率的增大而增大。 （3）不同pH下赤泥改良黄土的电阻率随剪切位移的增大而增大，电阻率随孔隙比的增大而增大，剪应力随剪切位移先变大后趋于稳定。改良土的抗剪强度随垂直压力的增大呈线性增大；当孔隙比增大时，试样密实度减小且颗粒之间的结构性能减弱，抗剪强度呈下降趋势；得出了抗剪强度与酸液浓度的关系式，抗剪强度与酸液浓度呈二次函数。 （4）渗透系数随渗透压强的增大基本不变；赤泥掺入后会提高改良土的抗渗性，赤泥含量为 15%时渗透系数比较小，抗渗效果较好；孔隙比增大，渗透系数快速增大，二者呈较好的指数关系，孔隙比对渗透系数影响较大。渗透系数随龄期的增长而减小，龄期对渗透系数有影响较小；得到了不同赤泥含量下渗透系数与酸液浓度的关系；渗透试验后试样的电阻率会增大，发现渗透系数随电阻率的增大而增大。

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