盐溶液对膨润土-砂混合物膨胀性能的影响

利用自制固结仪,开展膨润土-砂混合物在蒸馏水及不同浓度的NaCl、KCl和CaCl₂溶液下的膨胀变形试验,研究盐溶液浓度和阳离子交换反应对混合物膨胀变形的影响。试验表明,试样在蒸馏水与不同浓度的NaCl溶液下可用同一条e_m-p_e曲线表示,表明NaCl主要通过渗透吸力的作用影响混合物的膨胀变形。K⁺、Ca²⁺主要通过置换吸附在钠基膨润土表面的Na⁺,使得膨胀性能减弱,因此NaCl溶液的抑制性小于KCl和CaCl₂。值得关注的是,膨润土-砂混合物在KCl与CaCl₂溶液下随浓度的变化产生了不同的膨胀变形规律。当浓度为0.1 mol/L时,由于同浓度下CaCl₂溶液中的总离子浓度大于KCl,从而通过渗透吸力的提高增大了有效应力,此时CaCl₂的抑制效果强于KCl;而浓度在0.5 mol/L时,CaCl₂的抑制效果弱于KCl,因为此时溶液中离子浓度较高,一方面K⁺可以充分置换吸附在膨润土表面的Na⁺;另一方面K⁺更容易嵌入相邻晶层间硅氧四面体中氧原子形成的孔穴里,使得相邻晶层连接起来,导致水分子不易进入层间,无法正常吸水,从而明显地抑制了膨胀变形。     

膨润土的膨胀性衰减研究

利用地球化学软件Phreeqc模拟了高放核废料处置库的高压实MX80膨润土中发生的水文地球化学反应,基于长时间尺度的研究的需要,忽略热、力、流等因素的影响,主要考虑了K⁺、Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺四种阳离子的离子交换和矿物溶解沉淀反应,建立了膨润土中的一维离子运移反应模型。模拟了不同外界流体作用下,膨润土化学组分在时间和空间上的变化。结合化学组分变化结果,对膨润土膨胀性衰减情况进行了计算和评估。得到1万年后海水和地下水环境下的MX80膨润土膨胀性衰减系数分别达到0.79和0.91。     

温度和盐/碱作用下膨润土-砂-石墨缓冲材料膨胀力性能演化

缓冲材料是核废料等高放废物地质处置库的最后一道工程屏障,要想科学合理地评估缓冲材料的实际工作性能,需对温度场和化学场作用下非饱和缓冲材料的膨胀特性有清晰的认识。以膨润土-砂-石墨缓冲材料(BSG)为硏究对象,基于自主研发的膨胀力试验装置,系统研究了温度、化学溶液对BSG混合物的膨胀力的影响。结果表明:高温和化学溶液降低膨胀力。阳离子类型的影响通过其化学活性的差异来解释。Ca²⁺离子具有比Na⁺离子更高的交换容量。温度对膨胀力的影响超过了阳离子类型,在室温条件下,加入CaCl₂溶液的BSG混合物的膨胀力高于加入NaCl溶液的,而高温下规律则相反。随着NaOH溶液pH值的增加,膨胀力减小。在较高的温度下,下降速率取决于NaOH溶液pH值。高浓度的OH^-有利于双层膨胀和土体结构重排,不同浓度的NaOH溶液对膨胀力的影响表现为Na⁺和OH^-的相互作用。土体结构重新排列引起的双层膨胀力的增加和膨胀力的降低分别由双层厚度的减小和蒙脱石和硅酸盐矿物的溶解控制。     

离子土固化剂改良膨胀土的机理研究

以河南安阳典型弱膨胀土为研究对象,分别对素土及离子土固化剂（Ionic Soil Stabilizer,简称ISS）改良土进行一系列的理化试验研究,通过标准吸湿含水率试验分析土体吸湿持水能力的变化;通过X射线衍射、傅立叶红外光谱测试、阳离子交换量及可交换阳离子成分测定、Zeta电位、比表面积,扫描电镜试验分析土体矿物组分、晶体结构、电化学性质及表面属性等反映土体胀缩本质因素的变化规律。试验结果表明：膨胀土经离子土固化剂处理后,吸湿持水能力下降,膨胀能力变弱,土样矿物成分未发生明显变化,但蒙脱石类矿物d₀₀₁晶层间距变小,层间水合度降低;通过离子交换,ISS置换出膨胀土体颗粒表面亲水性阳离子,促使土体阳离子交换量减小,可交换阳离子主要成分为Ca²⁺;改良土体ξ电位降低,土颗粒间连接力增强,比表面积减少。ISS改良机理可解释为通过离子交换,吸附,包裹等一系列复杂的表面物化反应,降低黏土矿物晶层间“水敏性”,改变土颗粒表面的双电层结构,促使结合水膜厚度减薄,从而降低了土体的膨胀性,水稳定性。     

Na~+、K~+、Ca~(2+)、葡萄糖、pH、温度对北方须鳅精子活力的影响

为了解北方须鳅Barbatula barbatula nuda精子的生理特性,研究了不同离子浓度、葡萄糖浓度、pH、温度等因子的变化对性成熟北方须鳅(体质量为10～38 g)精子活力的影响。结果表明:Na⁺浓度为68 mmol/L时,北方须鳅精子活力最强,快速运动时间(FT)、寿命(LT)、激活率分别为(77±23)s、(495±154)s、95%;K+浓度为68 mmol/L时,北方须鳅精子活力最强,快速运动时间(FT)、寿命(LT)、激活率分别为(77±23)s、(495±154)s、95%;K⁺浓度为80 mmol/L时,精子活力最强,FT、LT和激活率分别为(68±10)s、(412±162)s和95%;Ca+浓度为80 mmol/L时,精子活力最强,FT、LT和激活率分别为(68±10)s、(412±162)s和95%;Ca⁽²⁺⁾浓度为50 mmol/L时,精子活力最强,FT、LT和激活率分别为(77±13)s、(281±26)s和95%;葡萄糖浓度为180 mmol/L时,北方须鳅精子活力最强,FT、LT和激活率分别为(88±11)s、(272±34)s和90%;在Tris或甘油溶液中,FT、LT和激活率均小于对照组;pH为3.0～5.0时精子不运动,pH为7.0时精子活力最强,FT、LT和激活率分别为(87±11)s、(128±17)s、90%;温度为5～20℃时,精子活力变化不显著;混合激活液A(Na(2+)浓度为50 mmol/L时,精子活力最强,FT、LT和激活率分别为(77±13)s、(281±26)s和95%;葡萄糖浓度为180 mmol/L时,北方须鳅精子活力最强,FT、LT和激活率分别为(88±11)s、(272±34)s和90%;在Tris或甘油溶液中,FT、LT和激活率均小于对照组;pH为3.0～5.0时精子不运动,pH为7.0时精子活力最强,FT、LT和激活率分别为(87±11)s、(128±17)s、90%;温度为5～20℃时,精子活力变化不显著;混合激活液A(Na⁺ 68 mmol/L、K+ 68 mmol/L、K⁺ 80 mmol/L 2种离子溶液的体积比为1∶1)及激活液B(Na+ 80 mmol/L 2种离子溶液的体积比为1∶1)及激活液B(Na⁺68 mmol/L、K+68 mmol/L、K⁺ 80 mmol/L、Ca+ 80 mmol/L、Ca⁽²⁺⁾ 50 mmol/L、葡萄糖180 mmol/L 4种离子溶液的体积比为1∶1∶1∶1)皆能提高精子活力,其FT、LT、精子激活率分别为(91±16)s、(552±90)s、95%,以及(112±17)s、(707±60)s、95%。研究表明,北方须鳅精子适宜的温度为5～20℃,适宜pH为7.0～8.0,Na(2+) 50 mmol/L、葡萄糖180 mmol/L 4种离子溶液的体积比为1∶1∶1∶1)皆能提高精子活力,其FT、LT、精子激活率分别为(91±16)s、(552±90)s、95%,以及(112±17)s、(707±60)s、95%。研究表明,北方须鳅精子适宜的温度为5～20℃,适宜pH为7.0～8.0,Na⁺、K+、K⁺、Ca+、Ca⁽²⁺⁾、葡萄糖对北方须鳅精子活力有增强效果,混合激活液B(Na(2+)、葡萄糖对北方须鳅精子活力有增强效果,混合激活液B(Na⁺ 68 mmol/L、K+ 68 mmol/L、K⁺ 80 mmol/L、Ca+ 80 mmol/L、Ca⁽²⁺⁾50 mmol/L、葡萄糖180 mmol/L 4种离子溶液的体积比为1∶1∶1∶1)效果最佳。     

盐度突变对黄条鰤幼鱼渗透调节功能的影响

为探讨盐度突变对黄条鰤Seriola aureovittata幼鱼渗透调节功能的影响,试验设计了35、29(对照)、15、10、5、0共6个盐度组,分别将体质量为80～120 g的黄条鰤幼鱼放入不同盐度下进行120 h的盐度突变试验,分别在试验的6、12、24、48、72、96、120 h对黄条鰤幼鱼鳃丝中Na⁺/K+/K⁺-ATP酶活力,尿、血浆、血清中Na+-ATP酶活力,尿、血浆、血清中Na⁺、K+、K⁺、Cl+、Cl^-含量,以及尿和血浆渗透压的变化进行测定分析,并观察了盐度急性处理对黄条鰤幼鱼存活和渗透相关组织结构的影响。结果表明:盐度0条件下,黄条鰤在25 min时出现部分死亡, 50 min时全部死亡,其他各盐度组未出现死亡;盐度5、10、15试验组随着处理时间的延长,黄条鰤鳃丝Na-含量,以及尿和血浆渗透压的变化进行测定分析,并观察了盐度急性处理对黄条鰤幼鱼存活和渗透相关组织结构的影响。结果表明:盐度0条件下,黄条鰤在25 min时出现部分死亡, 50 min时全部死亡,其他各盐度组未出现死亡;盐度5、10、15试验组随着处理时间的延长,黄条鰤鳃丝Na⁺/K+/K⁺-ATP酶活力逐渐降低,总体上与对照组有显著性差异(P<0.05),盐度35组随着处理时间的延长,鳃丝Na+-ATP酶活力逐渐降低,总体上与对照组有显著性差异(P<0.05),盐度35组随着处理时间的延长,鳃丝Na⁺/K+/K⁺-ATP酶活力呈先上升后降低的趋势, 96 h后保持稳定且与48 h时无显著性差异(P>0.05),各盐度组鳃丝Na+-ATP酶活力呈先上升后降低的趋势, 96 h后保持稳定且与48 h时无显著性差异(P>0.05),各盐度组鳃丝Na⁺/K+/K⁺-ATP酶活力在72 h或96 h后根据盐度的不同呈现"U"形分布;从尿、血浆、血清中Na+-ATP酶活力在72 h或96 h后根据盐度的不同呈现"U"形分布;从尿、血浆、血清中Na⁺、K+、K⁺、Cl+、Cl^-浓度变化看,盐度5、10、15组,在6～72 h内各离子浓度持续降低,整体上与对照组有显著性差异(P<0.05),并在96 h达到最低值后保持稳定,盐度35组随处理时间的延长各离子浓度均上升,在120 h达到峰值;从渗透压的变化看,盐度5、10和15组中尿和血浆渗透压随盐度降低和处理时间的延长显著降低(P<0.05),而盐度35组尿和血浆渗透压随处理时间的延长而显著升高(P<0.05),渗透压在72 h后开始趋于稳定,在各处理时间点上均显著高于对照组(P<0.05);即在低盐度(5、10、15)下,随着时间的延长鳃丝Na-浓度变化看,盐度5、10、15组,在6～72 h内各离子浓度持续降低,整体上与对照组有显著性差异(P<0.05),并在96 h达到最低值后保持稳定,盐度35组随处理时间的延长各离子浓度均上升,在120 h达到峰值;从渗透压的变化看,盐度5、10和15组中尿和血浆渗透压随盐度降低和处理时间的延长显著降低(P<0.05),而盐度35组尿和血浆渗透压随处理时间的延长而显著升高(P<0.05),渗透压在72 h后开始趋于稳定,在各处理时间点上均显著高于对照组(P<0.05);即在低盐度(5、10、15)下,随着时间的延长鳃丝Na⁺/K+/K⁺-ATP酶活力,尿、血浆、血清中Na+-ATP酶活力,尿、血浆、血清中Na⁺、K+、K⁺、Cl+、Cl^-浓度,以及尿和血浆的渗透压均持续下降,上述大部分测定指标均在96 h后趋于稳定,而在高盐度(35)下各项指标总体呈上升的趋势;扫描电镜观察显示,与对照组相比,盐度5处理组的幼鱼鳃丝根部弯曲、小片粘连表面褶皱增多,皮肤分泌大量黏液物质,肾脏表皮露出大量颗粒状物质,而盐度35处理组损伤较轻。研究表明,黄条鰤幼鱼对盐度变化有较强的渗透调节能力,通过改变体液中离子含量及鳃丝Na-浓度,以及尿和血浆的渗透压均持续下降,上述大部分测定指标均在96 h后趋于稳定,而在高盐度(35)下各项指标总体呈上升的趋势;扫描电镜观察显示,与对照组相比,盐度5处理组的幼鱼鳃丝根部弯曲、小片粘连表面褶皱增多,皮肤分泌大量黏液物质,肾脏表皮露出大量颗粒状物质,而盐度35处理组损伤较轻。研究表明,黄条鰤幼鱼对盐度变化有较强的渗透调节能力,通过改变体液中离子含量及鳃丝Na⁺/K+/K⁺-ATP酶活力来调节渗透压以适应环境盐度的变化。     

土壤—膨润土对金属离子的阻滞性能及机理研究

以K⁺、Ca²⁺和Fe³⁺为研究对象,考察屏障材料Soil-Bentonite (SB)对不同价态金属离子的阻截性能,并对其吸附机理、运移规律和穿透行为进行探讨,为污染场地封存材料设计提供理论依据。研究结果表明:屏障材料SB对不同价态的金属离子的吸附过程快速,且离子价态越高吸附量越大;吸附过程的拟合符合二级吸附动力学和Langmuir-Freundlich方程。K⁺、Ca²⁺和Fe³⁺在SB中渗透时,渗透系数存在极值,离子价态越高则出现极值的时间越短;各种离子在屏障材料中穿透时,离子价态越高,完全穿透屏障墙体所需时间就越短。因此,在污染场地阻截封存时,高价态金属离子的存在会严重影响屏障材料对污染物的阻截性能。     

氯盐环境下杂散电流对水泥水化产物赋存状态的影响

设计了氯盐环境下水泥净浆加载杂散电流的浸泡试验,分析了试验现象,测定了不同周期溶液的pH值和Ca²⁺含量,表征了水泥水化产物中Ca²⁺的溶出特征,并通过XRD、TG和SEM-EDS测试进一步分析了氯盐环境下杂散电流对水泥水化产物的组成、含量及微观形貌的影响。试验结果表明：氯盐环境下,杂散电流将加速水泥水化产物中Ca²⁺的溶出,引起CH和C-S-H凝胶的分解,影响F盐的生成,改变CH和C-S-H凝胶的微观形貌;杂散电流对水泥基材料中不同部位水泥水化产物赋存状态的影响不同,其机理主要在于杂散电流引起的离子迁移及环境pH改变。     

沙漠砂微生物注浆钙离子追踪数值分析

在微生物诱导CaCO₃沉淀技术的基础上,利用Matlab软件建立一维流动注浆模型,在离子层面对模拟注浆的砂柱进行分析和计算,并着重对砂柱后期强度的关键影响因素Ca²⁺浓度进行追踪,以期从理论方面对注浆效果进行进一步的优化和深入研究.结果表明：注浆模型能够灵活追踪Ca²⁺浓度随时间的变化,检测砂柱任意位置的Ca²⁺浓度;钙源为0.75、1.00 mol/L的CaCl₂溶液时的注浆效果更优;数值模拟与试验结果吻合较好,可以为利用沙漠砂快速固结形成的高强度材料来建造沙漠公路路基提供有效的参考和依据.     

离子色谱法同时测定水中6种可溶性阳离子含量

为准确测定水中可溶性阳离子含量，对流动相配比、流速及进样量等离子色谱仪色谱条件进行了优化改进。利用Dionex ICS-1100离子色谱仪，选择亲水性强的Ion Pac CS12A阳离子交换柱(250 mm×4 mm)作为分离柱，采用22.0 mmol/L甲基磺酸为流动相，流速为1.0 mL/min，进样量为25μL，可快速准确地同时测定水中Li⁺、Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺等阳离子含量，在13 min内能够快速完成检测，分析效率较常规离子色谱法提高了28%。优化后的方法线性相关性好(r>0.999)，检出限低(0.01～0.02 mg/L)，精密度高(RSD为0.2%～3.2%)，加标回收率范围为90.0%～107.3%，有证标准物质测定结果在其置信区间之内，相对误差范围为2.4%～6.2%，测定结果准确，适合批量样品中阳离子的检测。     

溶液特征对石屑掺膨润土混合土的渗透特性影响

垃圾填埋是目前世界各地处置城市固废的主要方法,为了有效防止渗滤液污染地下水和周边环境,在垃圾填埋场底部铺设含黏土或膨润土掺砂混合土的防渗系统。利用采石场的石屑和膨润土配制防渗材料,通过渗透试验、Zeta电位试验和X射线衍射试验,分析溶液种类和浓度对渗透特性的影响机理。研究结果表明随着离子浓度的增大,混合土的渗透系数变大,其主要是由于溶液中的离子与钠基膨润土进行离子交换,膨润土土粒间斥力与土粒双电层厚度减小,且膨润土中的蒙脱石层晶间距增大。     

The role of fluid polarity in the swelling of sodium-montmorillonite clay: A molecular dynamics and Fourier transform infrared spectroscopy study

Swelling clays are found extensively in various parts of the world, and sodium-montmorillonite (Na-MMT) is the main constituent of an expansive clay mineral. In this work, the swelling behavior of Na-MMT clay with a wide range of organic fluids, high polar through low polar fluids, is studied using a combination of Fourier transform infrared (FTIR) technique and molecular dynamics (MD) simulations. The construction of the representative clay–fluid models is carried out, and the nature of nonbonded interactions between clay and fluids is studied using MD. Our FTIR and MD simulations results suggest the significant nonbonded interactions between Na-MMT clay and polar fluids, such as formamide and water. The nonbonded interactions of Na-MMT with methanol and acetone are significantly less than those in Na-MMT with polar fluids. The interactions of the fluids with various entities of the clay such as SiO, FeOH, MgOH, and AlOH captured via the spectroscopy experiments and modeling provide a finer understanding of the interactions and their contributions to swelling. The MD simulations are able to capture the band shifts observed in the spectra obtained in the spectroscopy experiments. This work also captures the conformations of interlayer sodium ions with formamide, water, methanol, and acetone during swelling. These nonbonded interactions provide insight into the molecular mechanism that the polarity of fluids plays an important role in the initiation of interlayer swelling, alteration in the orientations, and evolution of microstructure of swelling clays at the molecular scale.     

Competitive separation of di- vs. mono-valent cations in electrodialysis: effects of the boundary layer properties

In electrodialysis desalination, the boundary layer near ion-exchange membranes is the limiting region for the overall rate of ionic separation due to concentration polarization over tens of micrometers in that layer. Under high current conditions, this sharp concentration gradient, creating substantial ionic diffusion, can drive a preferential separation for certain ions depending on their concentration and diffusivity in the solution. Thus, this study tested a hypothesis that the boundary layer affects the competitive transport between di- and mono-valent cations, which is known to be governed primarily by the partitioning with cation-exchange membranes. A laboratory-scale electrodialyzer was operated at steady state with a mixture of 10 mM KCl and 10 mM CaCl₂ at various flow rates. Increased flows increased the relative calcium transport. A two-dimensional model was built with analytical solutions of the Nernst-Planck equation. In the model, the boundary layer thickness was considered as a random variable defined with three statistical parameters: mean, standard deviation, and correlation coefficient between the thicknesses of the two boundary layers facing across a spacer. Model simulations with the Monte Carlo method found that a greater calcium separation was achieved with a smaller mean, greater standard deviation, or more negative correlation coefficient. The model and experimental results were compared for the cationic transport number as well as the current and potential relationship. The mean boundary layer thickness was found to decrease from 40 to less than 10 μm as the superficial water velocity increased from 1.06 to 4.24 cm/s. The standard deviation was greater than the mean thickness at slower water velocities and smaller at faster water velocities.     

小井间距双井水溶造腔腔体扩展规律研究

搭建了双井水溶造腔的试验装置,采用室内模型实验的方法研究了不同注水流量和井间距时腔体体积扩展规律。结果表明:(1)排卤口卤水浓度随注水流量的增加而减小,腔体体积随注水流量的增加而增加;注水流量越大,盐岩壁溶蚀速率也越大,注水口溶蚀速率要大于排卤口溶蚀速率。(2)井间距对卤水浓度的影响没有注水流量明显,浓度随井间距的增加缓慢地增长;井间距对溶腔体积的影响也较小,井间距由2 cm增加为4 cm,腔体体积增长了2%,井间距由6 cm增加到8 cm,腔体体积仅仅增长了1.8%;井间距主要影响腔体的扁平程度,井间距越大,腔体形状越扁平。该研究可为现场开展小井间距双井水溶造腔提供指导。     

Investigating factors influencing polymer elution and the mechanism controlling the chemical compatibility of GCLs containing linear polymers

A study was conducted to investigate (1) physicochemical factors that influence polymer elution from GCLs containing a blend of bentonite and linear (water-soluble) polymer (LPB GCLs) and (2) the mechanism that controls the chemical compatibility of LPB GCLs when polymer elutes. A series of hydraulic conductivity (k), free swell and viscosity tests were performed on a commercial LPB GCL using DI water, varying concentrations of NaCl and CaCl?. Comparable tests were also performed on a conventional bentonite (CB) GCL containing the same untreated bentonite and the same physical properties as the LPB GCL. The LPB GCL showed improved swelling and hydraulic performance compared to the CB GCL when permeated with salt solutions. Total organic carbon analysis of the effluents showed that polymer eluted from the LPB GCL regardless of the permeant solution. However, the rate at which polymer eluted increased as the concentration and valence of the dominant cation increased. The rate at which polymer eluted also increased with hydraulic gradient. The mass of polymer retained inside the GCL matrix did not correlate with the k of the LPB GCL. Free swell tests coupled with chemical analysis suggest that, the improved chemical compatibility of the LPB GCL was due to the ability of the polymer to scavenge cations from the solution which allows the bentonite to undergo adequate swelling during the initial hydration period. Analogous to water-prehydrated CB GCLs, the dispersed structure of the bentonite fabric and increased adsorbed water molecules attained during initial swelling controls the k of the LPB GCL when polymer elutes.     

我国主要膨润土矿床原矿理化性能测试分析研究

利用采集到的国内主要产地的膨润土原矿,分析了各地膨润土的理化性能,探讨了膨润土的理化性能与层间阳离子的关系。研究结果表明,膨润土因其属型和属性不同使其理化性能有较大的差异,其中层间阳离子类型是影响膨润土理化性能的重要因素,钠基膨润土具有高的胶质价、膨胀指数等理化指标优于其他类型的膨润土。     

Fluidization of ion exchangers by regeneration agents

We have established the relationships between the expansion of the layer of ion exchangers (weakly basic—Amberlite IRA 67, weakly acidic—Lewatit CNP 80, and strongly acidic—KU 2–8) and the rate, temperature, and concentration of regenerating agents (for anion exchanger—sodium hydroxide solution, for cation exchangers—sulfuric acid solutions). We have found the equations of the relationships between the expansion of the layer of ion exchangers and the rate, temperature, and concentration of regenerating agents, which makes it possible to a priori determine the mode of regeneration of ion exchangers in the fluidized layer.     

单轴拉伸作用下层状岩石表面裂纹的形成模式及其机制研究

 层状岩石的表面裂纹发端于表面自由边界,而后向着层与层之间的交界面扩展,最后止于交界面或沿着交界面继续扩展。为更深入地理解这一表面裂纹扩展现象的机制,采用数值模拟方法,再现微裂纹从萌生、扩展、贯通、成核、填充到饱和的全过程,以及层间剥离现象。首先以表面预制裂纹的模型为例,对其进行单轴拉伸加载,发现不同预制裂纹间距的情况下两裂纹间的应力分布不同,这将直接影响到新裂纹的产生模式,即裂纹是插入到表层(与已有裂纹平行),还是不再有新裂纹插入(裂纹饱和),而是产生层间剥离,或已有裂纹向下扩展,导致模型破坏。其次,对比分析模型均质和非均质情况下不同裂纹间距时的应力分布,结果表明非均质材料情况下产生相同间距的裂纹所需的荷载较均质材料情况下更小,裂纹饱和对应的裂纹间距与层厚比值的临界值基本一致。最后,提取等间距裂纹形成过程中若干具有代表性的截面应力,通过分析其应力转化机制,解释裂纹饱和现象的力学机制。数值计算得到的应变与裂纹间距之间的关系拟合结果良好。研究结果还表明：产生层间开裂的裂纹间距比没有层间开裂的裂纹间距大。通过对层间的应力传递过程随着裂纹间距变化规律的探讨,研究此过程的应力传递模式。     

电化学法改善蒙脱土膨胀性试验研究

基于电化学特点,提出一种可实现原位处理膨胀土的新思路,以室内配制具有高电荷的羟基铝离子溶液为电解质,在外加电场作用下,羟基铝离子进入土体实现对蒙脱土的改性。从宏观角度,对电化学改性前后的蒙脱土进行颗粒分析、界限含水率及膨胀特性试验研究,表明改性后蒙脱土膨胀特性指标显著下降,阳极区土体达到非膨胀土的性能要求。从微观层面,进行X射线衍射试验,改性后蒙脱土矿物晶格层间吸湿敏感性明显降低,表明羟基铝离子进入晶层间置换了层间阳离子,降低了矿物晶格的亲水性;通过热分析试验研究不同温度下改性前后蒙脱土的失重变化,表明羟基铝离子进入双电层交换出水化阳离子并且附着在黏土颗粒表面,减小了双电层厚度,降低了蒙脱土的膨胀性。