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1.
采用蒸馏水以及浓度不同的NaCl溶液作为浸泡溶液,对商用膨润土进行了膨胀变形试验。结果表明在相同的荷载作用下,膨胀变形随浸泡溶液浓度的增加而减小。这是因为浸泡溶液的浓度越大,溶液的渗透吸力也越大,渗透吸力的增加将引起施加在黏土颗粒上有效应力的增加,使得在外部施加荷载相同时膨润土的膨胀变形随溶液浓度的增加而减小。当压实膨润土在盐溶液中膨胀时,其有效应力pe可分为两部分,即施加荷载部分p和渗透吸力部分p。对于浸泡于蒸馏水和NaCl溶液中的膨润土试样,其膨胀后的蒙脱石孔隙比em与有效应力pe之间的关系可采用同一关系曲线表示,此时施加于黏土颗粒上的有效应力的渗透吸力部分p=(p/)0.66。 相似文献
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《岩土力学》2017,(1):75-80
当压实膨润土在蒸馏水中膨胀后,施加于膨润土颗粒上的有效应力通常被认为是外部施加的荷载,而当膨润土在盐溶液中膨胀时,膨润土颗粒所承受的有效应力还包括由孔隙水渗透吸力所引起的渗透应力。而压缩膨润土的蒙脱石孔隙比e_m与膨润土颗粒承受的有效应力p之间满足分形关系,该关系可用来计算膨润土的膨胀变形。通过对压实膨润土在盐溶液中颗粒的分散情况以及颗粒表面的分形特性,推导出该渗透应力的表达式,进而得出膨润土颗粒所承受的有效应力。将所提出的有效应力代入分形模型中,计算GMZ01和MX-80膨润土在不同浓度NaCl溶液中的膨胀变形,将现有的两种膨润土膨胀试验结果与模型计算结果对比,发现具有较好的吻合度,在蒸馏水以及各浓度的盐溶液中膨润土的膨胀变形都可采用统一的e_m-p曲线表示,表明提出的有效应力符合膨润土颗粒在盐溶液中的实际受力情况。分形模型为研究膨润土在盐溶液中的膨胀性质提供了有效的计算方法。 相似文献
3.
膨润土遇水产生的膨胀变形以及膨胀力是由于颗粒间的斥力引起的,而该斥力大小与土体的固定负电荷密度（采用阳离子交换量CEC来表征）以及孔隙溶液的浓度有关,已有的对膨润土膨胀变形研究多针对孔隙溶液而非土体的阳离子交换量。现以钠基膨润土为研究对象,采用Li+固定法来控制膨润土的固定负电荷密度,以达到降低膨润土阳离子交换量的目的,再采用Li Cl为盐溶液,获得了上述不同阳离子交换量的膨润土在不同浓度的盐溶液作用下的膨胀指数。结果表明：随着溶液浓度升高,土样的膨胀指数降低;当浓度小于1 mol/L时,下降较为显著,之后则缓慢降低;随着阳离子交换量的减少,土样的膨胀指数也呈降低趋势。这是因为土颗粒的阳离子交换量和溶液浓度是影响土样与孔隙溶液物理化学作用的决定性因素,阳离子交换量越小,浓度越高,土颗粒之间的斥力降低,土样的膨胀指数则会降低。采用考虑颗粒间物理化学作用的粒间应力来描述试验结果,表明对于该种膨润土来说,不同阳离子交换量以及不同盐溶液作用下的回弹变形和回弹应力几乎在一条曲线上,这也进一步验证了粒间应力在膨胀土模拟中的有效性和适用性。 相似文献
4.
基于前人有关膨润土在碱性环境下的室内试验和数值模拟的研究结果 ,重点阐述了碱金属离子及碱溶液对膨润土矿物成分、微观结构、膨胀性和渗透性等方面的影响,讨论了温度、pH值与溶液浓度等对上述过程的影响。碱金属离子及碱性溶液不仅可交换膨润土中蒙脱石层间阳离子,而且可溶解膨润土中的蒙脱石,生成非膨胀性矿物,并随着温度和pH值升高,蒙脱石被溶解程度增加,从而导致了膨润土膨胀力减小,且随着温度、溶液浓度及pH值的增加,膨胀力削弱程度加强;同时,膨润土与碱金属离子及碱溶液接触时孔隙增多,进而渗透性增强,随着温度和溶液浓度增加,渗透性也明显增强。数值模拟可实现膨润土与碱性溶液长期接触时发生的矿物成分及渗透性变化的预测。高温、不同pH值的低碱性溶液及其耦合作用对膨润土的矿物化学成分、微观结构、膨胀力和渗透性的影响及机理研究应该是今后研究的重点。 相似文献
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6.
采用膨胀渗透仪和浊度仪,通过检测冲蚀循环溶液浊度和膨润土试样膨胀力的变化,获得了冲蚀液对高庙子（GMZ）膨润土的冲蚀规律,对比分析了膨润土干密度、冲蚀液pH值、冲蚀液渗流方向、围岩裂隙条数、溶液类型和浓度等因素对膨润土冲蚀的影响规律。研究表明：膨润土的膨胀力在冲蚀开始的几天内迅速增长,随后达到稳定,膨润土干密度越大,地下水对膨润土的冲蚀作用越弱;冲蚀液pH值对膨润土的冲蚀作用影响很大,碱性较强的地下水对膨润土的冲蚀作用较弱,而碱性较弱地下水的冲蚀作用则明显;地下水径向渗流时对膨润土的冲蚀作用大于纵向渗流情况,围岩裂隙增多后,地下水对膨润土的冲蚀作用加强;随着冲蚀液中NaCl浓度的增加,冲蚀液对膨润土的冲蚀作用先增强后减弱,冲蚀液中CaCl2的浓度对膨润土的冲蚀影响规律与NaCl浓度对膨润土的冲蚀影响规律相似,但CaCl2浓度的变化对膨润土的冲蚀影响不明显。 相似文献
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《岩土力学》2020,(Z1)
建设高放废物地质处置库需要大量混凝土,而放射性核素衰变释放的大量热量会加速水泥老化,产生的碱性孔隙水会对膨润土的缓冲性能产生不利影响。以高庙子(GMZ)钙基膨润土为试验材料,选用NaOH溶液模拟碱性孔隙水,利用自主研制的耐腐蚀固结仪,完成不同浓度和不同干密度下的膨胀力实验。结果表明,在相同浓度碱性溶液饱和后试样的最终膨胀力随初始干密度的增大而增大;初始干密度相同时,低浓度碱性溶液对膨润土膨胀力有强化作用,高浓度碱性溶液对膨润土膨胀力有弱化作用;在0.3、0.5、1.0 mol/L NaOH溶液环境下试样的膨胀力在达到最大值后会出现下降,膨胀力衰减的程度与溶液浓度有关而与干密度无关。通过X射线衍射试验(XRD)分析矿物成分和晶层间距得到,蒙脱石含量和方英石含量随碱溶液浓度升高而降低,长石含量随着碱溶液浓度升高而上升;NaOH溶液会使钙基膨润土钠化,钠化程度受溶液浓度影响。最后利用蒙脱石孔隙比的概念,对试样的蒙脱石孔隙比和最终膨胀力结果在双对数坐标系中线性拟合,给出预测碱性溶液饱和钙基膨润土膨胀力的表达式。 相似文献
8.
渠基土在冻融循环作用下的变形和应力变化特征 总被引：1，自引：1，他引：0
受季节性气候变化和昼夜交替的影响,处于寒区的地表浅层土体不可避免地会发生冻融循环作用。冻结过程引起土体的膨胀变形,融化过程引起土体的压缩沉降变形。同时冻融交替变化会诱发渠基土的结构与物理力学性质发生显著改变,从而危害工程设施的服役性。土体所处的应力环境是影响冻融过程中土体变形发展的关键因素。为了研究不同上覆荷载条件下冻融循环过程对寒区渠基土变形与冻胀应力发展特性的影响,开展了一系列冻融循环试验。结果表明：在上覆荷载为10 kPa时,冻融循环会使土体产生膨胀变形;当上覆荷载为50 kPa或100 kPa时,冻融循环会使土体产生非常明显的固结沉降,且上覆荷载越大,沉降量也会越大。随着冻融循环次数的增加,土体在其所处的应力环境下逐渐形成相对稳定的固结结构,单次冻融过程中产生的冻胀量与融化固结量趋于相等,即冻融稳定系数趋于1。在不同上覆荷载条件下固结稳定后,保持试样两端约束的位移不变,发现土体冻融过程中产生的最大竖向冻胀应力随冻融循环次数的增加不断衰减,且冻胀应力的发展与孔隙水压力的变化具有一致性。因此,通过对恒定上覆荷载条件下冻融过程中正冻与正融界面附近孔隙水压力分布的研究,可揭示冻融过程中土体变形发展的内应力机理。 相似文献
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下蜀土-膨润土混合土作为一种可选的衬垫材料,其膨胀性对城市垃圾卫生填埋场的安全性有重要意义。本文按不同的初始含水量(10%～20%)和膨润土掺量(5%～15%)共配制了9组混合土试样,并在不同的温度(30～50℃)条件下开展一系列无荷膨胀试验。试验结果表明:初始含水量是影响下蜀土-膨润土混合土膨胀的重要因素,初始含水量越高,试样膨胀性越小;混合土中膨润土掺量越高,膨胀性越大;温度对下蜀土-膨润土混合土的膨胀性也有重要影响,膨胀性随温度的升高增加,尤其对于膨润土掺量较高的试样,膨胀性的温度效应更明显。 相似文献
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盐溶液饱和高庙子膨润土膨胀特性及预测 总被引：2，自引：0，他引：2
甘肃北山被首选为修建高放废物处置库的地区。考虑到该地区地下水中含有总溶解固体（TDS）,选择NaCl-Na2SO4作为溶解固体。以高庙子钠基膨润土为试验材料,利用单向固结仪,进行不同TDS浓度盐溶液和蒸馏水饱和的膨胀试验。根据蒙脱石孔隙比的概念,统一整理了饱和高庙子膨润土在盐溶液和蒸馏水饱和下的膨胀特性。结果表明,当TDS浓度为12.3 g/L（预选处置库区的最高离子浓度）时,在双对数坐标中蒙脱石孔隙比与膨胀力关系和干密度与膨胀力关系均呈直线且平行于蒸馏水的试验结果;对于给定干密度试样,膨胀力的对数与TDS浓度呈线性关系。根据以上试验结果,给出了由高庙子钠基膨润土的设计干密度和离子浓度计算相应膨胀力和膨胀变形的表达式。 相似文献
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Simplified evaluation for swelling characteristics of bentonites 总被引：9，自引：0，他引：9
Bentonite is currently planned to be used as buffer and backfill materials for repositories of high-level nuclear waste because these materials must have the swelling characteristics to seal the waste. In the design for buffer and backfill materials, we must choose the adequate bentonite among many kinds of bentonite in the world. The database of the swelling characteristics of various bentonites and its evaluation will be available when we will select the adequate bentonite. For this purpose, this study performed the laboratory tests on the swelling pressure and swelling deformation of four kinds of bentonite produced in Japan and the United States. These bentonites have different physicochemical properties. This study investigated the characteristics of swelling pressure and swelling deformation from the viewpoint of the physicochemical properties of each bentonite. Furthermore, this study also proposed the simplified evaluation of swelling characteristics of various bentonites on the basis of microscopic analysis. 相似文献
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Swelling behavior of expansive soil has always created problems in the field of geotechnical engineering. Generally, the method used to assess the swelling potential of expansive soil from its plasticity index, shrinkage limit and colloidal content. Alternative way to evaluate swelling behavior is from its expansive index (EI) and swelling pressure value. The present study investigates the reduction of EI and swelling pressure for kaolinite and bentonite clay when mixed with various percentages of Ottawa sand and Class C fly ash. The percentages of Ottawa sand and Class C fly ash used were 0–50 % by weight. The results show that there is a significant reduction in the swelling properties of expansive soil with the addition of Ottawa sand and Class C fly ash. The reduction in EI ranged approximately from 10 to 50 and 4 to 49 % for kaolinite and bentonite clay, respectively. Also the maximum swelling pressure of kaolinite and bentonite clay decreased approximately 93 and 64 %, respectively with the addition of various percentages of Ottawa sand and Class C fly ash. Standard index properties test viz., liquid limit, plastic limit and linear shrinkage test were conducted to see the characteristics of expansive soil when mixed with less expansive sand and fly ash. Also, for these expansive soils one dimensional consolidation test have been conducted with sand and fly ash mixtures and the results were compared with pure kaolinite and bentonite clay. 相似文献
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扩散是低渗透系数情况下溶质迁移的主要方式,目前尚没有测定高塌落度防渗墙填料扩散系数的试验方法。根据沥出试验原理,将处于流动状态的填料用半透膜包裹进行透析试验,通过有限圆柱中溶质迁移解析解对溶质迁移过程进行拟合求其扩散系数,探讨了试验和数据处理的相关问题,研究了膨润土含量和盐浴浓度对扩散系数的影响规律。结果表明,随拟合天数增加,填料中NaCl有效扩散系数减小,而误差增大;高塌落度填料中溶质迁移明显比压实土样中快,按拟合误差小于0.5%作为试验数据取舍依据,这一误差要求实际上是对溶质迁移以扩散为主导这一条件的量化,保证了采用纯扩散解析解进行数据拟合的合理性;扩散系数随填料中膨润土含量增加而减小,随盐浴浓度增加而减小,但在试验范围内数值变化不大,透析试验是快速测定防渗墙填料中溶质有效扩散系数的可行方法。 相似文献
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Snehasis Tripathy Ramakrishna Bag Hywel Rhys Thomas 《Geotechnical and Geological Engineering》2014,32(4):749-763
The effects of post-compaction residual lateral stress and salt concentration in the hydrating fluid on swelling pressures of compacted MX80 bentonite is brought out in this paper. In order to release the residual lateral stresses, following the static compaction process during preparation of specimens, compacted bentonite specimens were extruded from the specimen rings and then inserted back prior to testing them for swelling pressures in isochoric condition. The swelling pressure tests were carried out at several dry densities of the bentonite with distilled water and solutions of NaCl (0.1 and 1.0 M) as the hydrating fluids. With water, the test results showed that specimens that underwent extrusion and insertion processes exhibited about 10–15 % greater swelling pressures as compared to the specimens those that were compacted and tested. The influence of saline solutions was found to reduce the swelling pressure of the bentonite, but their impact was less significant at high compaction dry densities. 相似文献
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混合型缓冲回填材料膨胀力试验研究 总被引：7，自引：1，他引：6
与纯膨润土相比,混合型缓冲回填材料（膨润土与石英砂混合物）能够实现防渗阻隔能力、热传导性能、力学强度和可施工性能的最佳组合。选用高庙子钠基膨润土（GMZ001）为缓冲回填材料的主料,添加不同比例的石英砂,对掺砂比分别为0、10%、20%、30%、40%和50%的膨润土-砂混合物压实试样进行室内试验。结果表明,混合物的液限、塑限随掺砂率的增大而线性降低;膨胀力随时间呈指数增长。初始含水率较大时,最大膨胀力随初始含水率的增大略有降低。掺砂率一定时,最大膨胀力随初始干密度指数增长。提出了有效黏土密度的概念,建立了一定初始含水率条件下,任意掺砂率和初始干密度的高庙子膨润土-砂混合物最大膨胀力归一化模型,为混合型缓冲回填材料膨胀力的预测与控制提供了依据。 相似文献
17.
膨润土加砂混合物膨胀特征试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
运用自行研制的膨胀仪对膨润土加砂混合物进行了一系列膨胀力及膨胀应变等膨胀特性的试验研究,分析了膨胀力随时间的变化规律、两向膨胀力之间的关系和膨胀应变与时间及吸水量之间的关系。试验研究表明,膨润土加砂混合物的最大膨胀力以及最大膨胀应变主要取决于混合物的最初干密度和膨润土含量,并且随着二者的增大而增大;膨润土加砂混合物的水平膨胀力与竖向膨胀力之比随着混合物干密度的增大减小,并且与干密度近似成线性关系;不同膨润土含量的膨润土加砂混合物的膨胀应变与时间成双曲线关系,与吸水量近似呈S型曲线关系,并且其最大膨胀应变与膨润土含量存在指数关系。试验结果对高放废物深处置库中的缓冲回填材料设计具有一定的参考价值。 相似文献
18.
This paper presents a study on osmotic suction of compacted highly plastic clays. Two different types of bentonite (i.e. Calcigel
and a bentonite from India called herein as Indian bentonite) were used. Squeezing technique was utilized to obtain soil pore-water
of the specimen. Using relationship between electric conductivity and osmotic pressure of salt solution, osmotic suction of
soil pore-water was obtained. Additional tests (i.e. total and matric suction using filter paper method and swelling pressure
using constant volume swelling pressure test) were performed. The results show that osmotic pressure of soil pore-water obtained
decreases by increasing squeezing pressure. Based on experimental result, osmotic suction of the specimen is osmotic pressure
of the first drop of extracted soil pore-water. An empirical method was suggested to determine the squeezing pressure in squeezing
technique. In addition, roles of osmotic suction in thermo-hydro-mechanical behavior of highly plastic clays were presented
and discussed in the paper. 相似文献