边坡中水土化学作用浅析

文章针对环境污染日益严重,雨水对边坡稳定性影响也越来越严重的问题,提出边坡中水土作用理论,其定义为发生在边坡中水溶液与环境、固体表面、矿物颗粒、气体、生物以及深层地下水或土之间的各种物理化学作用,其中水溶液是一种主要媒介。简要分析边坡在降雨入渗过程中水土化学作用条件与作用类型,详细研究溶解与沉淀作用、交换与吸附作用、氧化还原作用、以及水解与络合作用等,分析水土化学作用对土的强度与变形特性起到强化或弱化作用。综合阐述土体性质、地质环境、雨水性质、人类社会活动等因素对水土化学作用可能造成的影响。     

不同pH水环境下土变形特性的试验研究

涉及水土化学作用的研究,以往更多观注水土作用的极限状态—污染土等方面的研究,而忽略处在常态即常温、常压、缓变异的水化学环境中的城市区域土体稳定性研究,在这种环境中,影响土体稳定的要素—土体细观结构扮演着重要的角色,而其对诸如宏观现象—地面沉降、土洞的产生都有重要影响。理论与实践分析表明,在常态水环境下,土结构的破裂面并不是通过颗粒本身,而是通过颗粒、颗粒集合体与集合体之间粒间连接结。本文从易被忽略的化学作用角度、侧重分析水土作用中的化学作用、通过土细观结构这个桥梁进行水土化学相互作用分析,针对不同pH水环境下土的宏观变形过程进行试验,展示了土体宏观变形特性,试验证实土的细观结构是水土化学作用发生与发展的“平台”和主要场所。     

滑坡水土作用体系中Ca2+的地球化学行为的反向模拟

定量准确地描述滑坡水土作用体系中的复杂地球化学反应对于水化反应微观尺度的研究尤为重要。本文针对三峡库区石榴树包滑坡水土作用体系,选取Ca2+为特征作用离子,设计去离子水及pH=4、7、10的钙离子水溶液在土水质体比为1:5,水流速度20mL/min,室内温度17±2℃的条件下对滑坡土体进行30d室内循环饱水土柱试验。通过对实验测试数据的分析,利用PHREEQCE对试验中的水土化学作用进行反向地球化学模拟,探讨在Ca2+影响下发生的主要地球化学反应特征。结果表明溶液中Ca2+的存在抑制了对水土作用体系反应进程起着控制性作用的钙质胶结物的溶解及粘土矿物的生成,增强了土体表面的离子交换作用,胶结物的生成和胶结作用及离子交换作用使得土体孔隙变小,颗粒间变紧密,使得滑坡体更加趋于稳定。研究成果对研究三峡库区滑坡这一典型而特殊的水土作用体系的水土化学作用机理及过程具有重要的理论意义和实际应用价值。     

挡土结构上的土压力和水压力

总结和分析了在静水压力、稳定渗流和超静水压力作用下,挡土结构上水土压力的计算方法,通过实例说明了水土分算与水土合算结果的差异及考虑水的渗流作用和超静孔压力作用对挡土结构上总压力计算的影响,并强调应进行控制挡土结构稳定的临界状态分析。     

从试验谈垂直入渗过程中的阳离子交换作用

水和岩土间的阳离子交换是重要的水文地球化学作用之一,在研究水化学成分变化时,常常涉及此类问题。在北京城近郊区里,地下水硬度从空间和时间上都有明显的变化,为了从阳离子交換作用这个方面探讨其变化的化学机理,做了下列试验:(1)土壤和水溶液间的纳一钙镁阳离子交换平衡,(2)室内模拟试验,(3)野外试验。本文是试验的总结。一、土壤与水溶液间的钠—钙镁阳离子交换美国盐实验室曾提出水土间Na~+—Ca~(2+)、Mg~(2+)交换平衡的一般关系式及其相应的回归方程;其一般     

应力化学

应力化学是研究应力的性质,作用方式和规模,组合和序列,它们的发生,发展,演化所成生的化学作用和过程,以及物理－化学动态机制。当应力作用于地质体时,接受能量和释放能量的作用方式之一就是应力化学作用,应力化学作用主要受应力性质,应力配置和应力序列的影响,以剪应力化学作用最为重要,应力作用可产生化学作用,改善化学反应所需条件,因而促进和加速了化学作用。     

动力成岩成矿中的地球化学作用

一、岩石形变作用中的同步的地球化学作用构造作用使岩石发生相变,相变之后即发生地球化学作用,即同步地球化学作用,这种作用是就地产生,物质一般移动距离不大。但也有例外,如云南拖拉厂角砾岩的移距很大。早先存在的岩体受构造作用而相变及同步化学作用使原地岩石产生变质作用,这是一种常见     

力化学作用与构造煤结构

本文应用力化学理论和煤结构分析方法,研究了煤的力化学作用类型、力化学能量来源及煤结构演化的影响因素,探讨了构造煤形成的力化学作用及其物理一化学动态机制,认为地质构造水平挤压应力是煤力化学作用的重要能量来源,煤体在挤压剪切作用下发生变形、破坏而形成构造煤,另一方面,力化学作用使煤分子结构发生缩聚、降解、芳构、异构和重排等化学变化。指出构造煤是力化学作用的产物,力化学缩聚和降解是构造煤演化的有效作用．构造煤是研究力化学作用机制的良好载体。     

构造煤演化的力化学作用机制

应用力化学理论和煤结构分析方法探讨煤的力化学作用机制。认为地质构造水平挤压应力是煤力化学作用的重要能源,其挤压剪切作用,不仅使煤发生变形和破坏,而且使煤结构发生一系列的化学效应,煤结构发生聚合、异构、重排、芳构,形成更大分子网络结构;在短时间内分子断裂、分解形成液态烃（低分子化合物）和气态烃（瓦斯）。这种构造煤是力化学作用的产物。煤力化学作用发生不仅加速煤的变质过程．而且加速烃的转化。有利于低分子化合物和瓦斯的富集。     

江汉平原水土地质环境综合监测与评价

为及时掌握与人类生产生活息息相关的水土地质环境的现状及其演变规律,开展水土地质环境综合监测与评价工作尤为重要。本文在综合分析江汉平原水土地质环境监测现状、问题及其影响因素的基础上,借鉴"压力-状态-响应-行动"指标构建思路,构建江汉平原水土地质环境的综合监测与评价三级指标体系,并运用层次分析法确定指标权重。部署针对水土地质环境的监测网络,并以2012年监测调查统计数据为基础,利用水土地质环境健康指数综合评价水土地质环境状况并分区。结果表明:江汉平原整体水土地质环境健康指数值为0.12,处于亚健康水平,需要采取相关的保护措施防止其进一步恶化。     

紫红色松散土体在不同饱水环境中的化学反应特征试验研究

以特殊的紫红色土为研究对象,采取三峡地区黄腊石滑坡临江松散土进行室内饱水试验,根据能量最低原则建立热力学反应模型,通过线性规划求解,分析不同饱水环境下随时间积累过程中紫红色松散土矿物反应特征及规律。研究表明:松散土在不同溶液浸泡条件下化学反应类型不同,江水和弱碱性溶液中主要发生白云石矿物的溶解,自来水、纯水和弱酸性溶液中主要发生方解石矿物的溶解和Ca2+与K+的交换吸附。另外,不同浸泡环境中不同时间的水-土化学作用活跃程度明显差异,弱酸性溶液与松散土的化学反应在饱水1~7 d最为强烈,其他四种溶液与松散土的化学反应在饱水7~16 d最为强烈。饱水后期,不同溶液浸泡条件下的水-土化学作用都减弱并最终趋向于平衡。     

深基坑降水中不同的地质模型有限元应用研究

分析水-土耦合场相互作用时,将岩土视作弹塑性材料。在非线性本构关系下,考虑渗透作用,得出岩土体有限元方程,建立了基坑降水的三维水-土耦合的数学模型。对基坑降水中不同的地质模型潜水、承压水及有越流补给和实际工程条件井管、过滤管、止水帷幕分别进行了计算处理,并以武汉国际证券大厦降水工程为实例,对其降水过程进行了三维有限元计算。应用三维数值模拟方法,能很好地模拟基坑防渗帷幕、非均质和各向异性、承压-无压等一些解析法难以处理的实际工程条件和地质模型。     

厦门海底隧道类土质围岩水土作用研究

以厦门海底隧道工程为例,通过室内试验研究了类土质围岩在水中的崩解情况,分析了崩解量与时间的关系,讨论了土样的均匀性、密实程度对崩解的影响;从水土作用方面分析了隧道掌子面局部失稳的原因。研究成果表明：土样的崩解与土体颗粒组成、密实程度有关,颗粒细且均匀、密实的土样崩解曲线呈3个阶段;不均匀或较松散的土样在17 min内崩解基本完成,均匀致密的类土质围岩遇水发生完全崩解的时间较长,最长可达3 h以上;水对围岩的软化及崩解作用,将降低围岩的稳定性及自支撑能力,因此,施工过程中必须加强排水工作并及时支护。     

黄河大堤非饱和土土-水特性试验研究

模拟工程中非饱和土体的实际受力状态,利用改进的非饱和土三轴仪对黄河大堤非饱和土在不同围压条件下的土-水特性进行了试验研究。根据试验结果,分析了黄河大堤非饱和土体在外荷作用下土-水特征曲线及其变化规律。并对相应的土-水特征曲线模型进行了拟合,得出其拟合函数。根据土-水特征曲线可知,非饱和土的基质吸力随着土体所受周围压力的增大而减小,随着含水量的增大而减小;对于某一类土而言,在高含水量(含水量＞20 %) 时,土的基质吸力随含水量的变化较小,而在低含水量 (含水量≤20 %)时,土的基质吸力随含水量的变化较大。随着含水量的增加,非饱和土的工程性质向弱性变化。     

近间距双线大直径泥水盾构施工相互影响研究

对上海复兴东路越江公路隧道--近间距双线盾构隧道同向施工时相互影响的现场监测进行了研究。首先简要介绍了工程背景及其概况,然后介绍了为研究近间距盾构隧道相互影响而布设的监测项目,包括深层土体水平位移、地表沉降以及深层土体沉降、北线隧道三维位移、圆周变形、接缝宽度、北线隧道所受水土压力、北线隧道衬砌内力和土体中的超孔隙水压力。对监测数据进行了详细研究,得到了后建隧道推进时对地面沉降、深层土体位移变化、超孔隙水压力产生和消散、先建隧道衬砌位移、变形、内力的影响规律。从现场监测的分析结果来看,后进隧道对周围土体和先建隧道的影响是十分明显的。研究结果可以为大直径近间距双线推进的越江盾构隧道的设计和施工提供更加科学的指导。     

贵州七星洞滴水的水文水化学特征及其意义

本文对贵州都匀七星洞9个滴水点进行厂为期1年的动态临测，结果显示滴水的物质组成直接源自于洞穴环境，即土壤和岩石。而大气降雨携带的物质成分较少。洞穴滴水的化学组成中元素含量变化主要由水运移过程中水-土、水-岩作用导致的岩石溶解-方解石沉淀过程所控制。QXD-1#、QXD-2#、QXD-6#、QXD-7#、QXD-8#由于水运移过程中经过的土壤较薄。水-岩作用对滴水化学特性的贡献略大。稀释作用发生在干旱条件下的QXD-2#滴水点，活塞作用在雨季对QXD-7#、QXD-9#滴水产生影响，在不同的季节，QXD-1#、QXD-3#、QXD-8#滴水点的滴率产生跳跃式变化。这些作用均受控于水的来源差异。所有这些过程对滴水点水化学产生影响但其效果较弱。滴水的Mg／Ca指示了大气降雨的变化，其值受控于洞穴顶板内水运移过程中水-土、水-岩作用下的水文地球化学过程即岩石的溶解、方解石沉淀过程及土壤物理、化学、生物学过程等。     

水土压力统一计算理论的提出和发展

地下结构上水土压力的合算与分算既关系到基坑围护的设计,又关系到地下结构的抗拔桩设置。现场数据表明,砂性土采用水土压力分算是合理的,但黏性土采用水土压力合算是否合理一直是学术界与工程界争论的焦点问题。为解决争议,笔者提出了可以统一水土压力合算与分算的方法,作为一个逻辑上自洽的理论,实现了水土分算与合算之间的过渡,为水土合算提供了理论基础。回顾该理论的提出过程,对其合理性做了进一步说明,分析了该理论的学术价值和发展前景。