水化学环境变异对黄土物理力学特性响应机制研究

Loess is the basic material of the agriculture, water conservancy and construction projects, which hold the water-sensitivity significantly. The chemical environment in the loess changed when the loess under farmland irrigation, reservoir storage, rainfall, and pollutant emissions, and destroy the balance of the soil and water, affects soil strength and permeability, influence the stability of the engineering structure. Scientists have researched of the loess’s physical-mechanical properties, the microstructure, but few people have studied on the state of stress and the behavior changes under the variation of the water chemistry. Based on the theories of the environment chemistry and soil mechanics, and hydraulics, this study will utilize the methods of chemical immersion test, flow experiment, compression test, and triaxial shear test, analyze the relationship among the physical-mechanical properties, such as permeability, compression, shear strength, and the water chemistry and microstructure, discuss the influencing of the water chemical characteristics and other factors on loess’s physical and mechanical properties. It is very significant to do this study for the loess chemical action theory, and it has vital significance in the loess construction and environmental remediation.

黄土是我国西北地区农业、水利和建筑工程的基础材料，具有显著的水敏性。农田灌溉、水库蓄水、大气降雨、污染物排放等行为会改变黄土所处的水化学环境，导致水土作用的平衡被破坏，影响工程结构的稳定性。科研工作者在黄土的物理力学性质、微观结构等方面做了诸多研究，但迄今为止对黄土在水溶液化学特性变化时微观结构的变化，尤其是对水土化学作用导致的黄土应力状态及工程性状研究甚少。本项目基于环境化学、土力学和水力学等学科的基础理论，采用化学浸泡、渗流实验、压缩实验、三轴剪切实验等方法，分析黄土的渗透性、压缩性、抗剪强度与水溶液的化学特性、微观结构之间的关系，探究水溶液pH值及其他因素对黄土基本物理力学特性的影响，明晰在水化学环境发生改变的情况下黄土结构形态的变化过程及机理，阐明黄土物理力学性质与水化学特征之间的对应关系，为黄土化学作用研究提供基础理论支持，并且对黄土地区的工程建设、环境整治具有重要意义。

黄土是我国西北地区农业、水利和建筑工程的基础材料，具有显著的水敏性。农田灌溉、水库蓄水、大气降雨、污染物排放等行为会改变黄土所处的水化学环境，导致水土作用的平衡被破坏，影响工程结构的稳定性。本项研究结合黄土地区水利工程建设、农业灌排、污染治理等，系统研究了水溶液pH值对黄土基本物理力学特性的影响。研究结果表明，随溶液酸性增强，黄土的液限、塑性指数、渗透系数、粘聚力和内摩擦角逐渐增大，电阻率逐渐减小；随溶液碱性增强，土体中的黏粒含量增加，液限、塑性指数和电阻率逐渐降低，粘聚力、内摩擦角和渗透系数逐渐增大。同时，随着浸泡时间的增加，黄土粘聚力减低，强度减小。随着酸性溶液浓度的增大和浸泡时间的变长黄土的碳酸钙胶结物逐渐被侵蚀溶解，土体抗渗强度降低。研究成果为黄土化学作用研究提供基础理论支持，并且对黄土地区的工程建设、环境整治具有重要意义。