岩土体吸水膨胀应力系数的试验研究

基于岩土体膨胀性是其含水量的函数的认识,提出了岩土体吸水膨胀应力系数的概念。从膨胀应力与含水率的变化关系出发,研制出吸水膨胀应力系数试验装置;根据试验得到的膨胀应力与含水率增量的关系曲线和计算得到的岩土体吸水膨胀应力系数,对不同状态与类型重塑土样吸水膨胀应力系数的变化规律进行了深入研究。试验研究结果表明:试验装置所测土样的最终含水率误差在1.0%左右,能够较好地得到不同岩土体的吸水膨胀应力系数;由于黏土颗粒水化程度的不断增加,各岩土体的膨胀应力都随含水率的增加而增大,且膨胀应力与含水率增量呈线性关系;初始含水率15.0%条件下云南呈贡强膨胀土、成都弱膨胀土、成都粉质黏土的膨胀应力系数分别为92.2(kPa/%)、42.6(kPa/%)、0.9(kPa/%),是由于不同类型岩土中黏粒含量的差别,导致不同类型岩土体的膨胀应力系数有较大的差别;膨胀应力系数能够有效地区分岩土体的膨胀性,可以用膨胀应力系数对岩土体的膨胀性进行分类。     

膨润土加砂混合物膨胀特性研究

通过有荷膨胀试验,对膨润土加砂混合物的膨胀特性进行了研究,分析了膨胀应变与轴向应力、膨胀应变与吸水量以及轴向应力与吸水量之间的关系,并建立了能综合反映轴向应力和吸水量对膨胀应变影响的混合物膨胀本构关系式。试验研究表明,膨胀应变随着轴向应力的增大而减小,两者之间的关系可以采用对数线性关系来表达;吸水量的变化对膨胀应变有明显的影响,膨胀应变随吸水量的增加而线性的增大;而吸水量受到轴向应力的影响,随着轴向应力的增大,吸水量减少,在轴向应力一定时,吸水量会达到一个最终的饱和值。由于考虑了膨胀变形过程中吸水量的变化,所建立的膨胀本构关系式能较好地反映膨润土加砂混合物的膨胀特性。     

膨润土膨胀变形的分形模型

Xu等[1] 提出基于膨润土表面分形模型的膨胀变形计算方法 Vw／Vm=kPDs-3(式1),并得到了Tsukinuno膨润土、Wyoming膨润土和MX-80膨润土的膨胀变形和膨胀压力(统称膨胀变形)的膨胀试验数据的验证。当时由于条件限制,存在两个问题:(1)膨润土的表面分维一般采用氮吸附法测量,由膨胀变形试验数据反算得到的膨润土表面分维没有得到氮吸附试验数据的验证; (2)在归一化吸水体积与压力的分形模型(式1)中,K是膨润土的物性常数,没有给出理论表达式,只是经验系数。本文采用氮吸附方法测量了高庙子Na基膨润土、高庙子Ca基膨润土、商用膨润土和Tsukinuno膨润土的表面分维,根据式(1)由表面分维计算膨胀变形,并与膨胀试验数据比较,验证膨胀变形的分形模型; 根据双电层理论,导出用双电层参数表示式(1)中K值的理论表达式,用于膨胀变形的计算,并与膨胀变形试验结果进行比较验证。     

膨润土加砂混合物膨胀特征试验研究

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。     

盐溶液中膨润土膨胀变形的分形模型

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。     

渗流条件下含裂缝压实膨润土应力及渗透性能试验研究

压实膨润土是放射性废物处置库的理想缓冲/回填材料,但它在失水收缩过程中易产生裂缝,该裂缝在浸水条件下能否愈合是放射性废物处置安全评价中的重要课题。其研究对含纵向单裂缝的压实膨润土样品开展渗透试验,以渗透系数、隙面法向应力及含水率为指标,研究含裂缝压实膨润土吸水膨胀后应力及渗透性能的变化,从而评价裂缝对膨润土屏障层性能的影响。研究结果表明,样品渗透系数随时间逐渐递减,隙面法向应力随时间逐渐递增,且在85 d时两参数达到稳定水平,分别为4.6410~(-10)m/s和2.5 MPa,与完整压实膨润土样品的渗透系数及内部应力处于相同水平,可以认为,此时土体实现了饱和及均一化。该研究从渗透性和应力角度证实了裂缝对压实膨润土渗透系数及应力参数未产生显著影响,膨润土具有较好的自愈合能力。研究建立了膨润土裂缝自愈合效果评价方法,为膨润土作为回填材料的安全性评价提供理论依据。     

巯基棉富集—化学发光法测定钨

本文研究了H_2O_2-KI-W(Ⅵ)-鲁米诺体系化学发光测定W的条件。所拟定的方法测定W的浓度范围为1×10~(-10)—1×10~(-6)g/ml,检测限为3×10~(-11)g/ml W。通过巯基棉吸附W,使与干扰离子分离并对痕量W富集。应用于天然水及岩矿样品中W的测定,获得满意结果。     

小试金光谱法同时测定地质样品中超痕量铂钯金

用小试金光谱法同时测定地质样品中低至0·x×10~(-9)级Pt、Pd和Au,包括先用小试金熔炼和灰吹预富集10g样品中的Pt、Pd和Au于1mg的银合粒中,然后把银合粒装入石墨电极同锇-锑合金(ω(Os)=0.06)一起激发,以发射光谱法同时测定它们的含量。小试金法类同经典火试金,但采用纯化过的2PbCO_3·Pb(OH)_2(Pt、Pd和Au的含量皆<0.05 ×10~(-9)代替商品PbO,并且用50ml高铝坩埚在950℃进行熔炼。方法的检出限是Pt0.2×10~(-9),Pd和Au均为0.1×10~(-9)。对于3×10~(-9)的含量,全过程的相对标准偏差(％)是Pt15,Pd11,Au9。此法快速、简便,适用于地质物料的分析。     

钙钠离子对蒙脱石吸水特性的影响

本文测定蒙脱石胶体和膨润土吸水率及吸水比,研究钙钠离子对其吸水特性的影响。研究结果表明,钙质蒙脱石、膨润土在吸水24h内的吸水率和吸水速度均高于钠质的;而24h后则前者低于后者。钙质蒙脱石和膨润上的吸水比>50％,而钠质的<50％。     

阳离子交换量和盐溶液浓度对膨润土膨胀变形的影响

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。     

天体螺旋开放轨道及地球波动膨胀

狄拉克曾预言,引力常数G可能以每年ΔG<10~(-11)速率衰减。当代大百科全书和天体物理学资料为ΔG<2×10~(-11)/年和ΔG<10~(-10)/年。本文据激光精密测距计算得ΔG=1.01×10~(-10)/年。在微观世界,普朗克常数h     

贵州赫章土法炼锌导致的重金属积累

贵州省赫章县的土法炼锌不仅导致植被的破坏,而且使附近土壤和溪流沉积物中重金属有不同程度的积累,土壤中w(Pb)达到37.24×10~(-6)～30100×10~(6),w(Zn)为162.23×10~(-6)～31625×10~(-6),w(Cd)为0.50×10~(-6)～113×10~(-6),大大超过了当地的土壤背景值;沉积物中w(Pb)达到325.00×10~(-6)～21850×10~(-6),w(Zn)为1250.00×10~(-6)～30425×10~(-6),w(Cd)为25×10~(-6)～97×10~(-6)。土壤和沉积物中Pb、Zn含量与Fe_2O_3有极显著的正相关性;土壤中重金属Pb、Zn含量与Al_2O_3有极显著的正相关性,而沉积物中Pb、Zn含量与Al_2O_3则没有相关性。土壤和沉积物中铁矿物(铁氧化物和氢氧化物)对重金属的强烈固定作用。连续提取法对化学形态研究表明,Pb、Zn在土壤中主要表现为铁锰氧化物结合态与残渣态,而在沉积物中则主要为碳酸盐结合态、残渣态和铁锰氧化物结合态。土壤中可交换态Pb、Zn所占的比例很小,但其绝对含量变化较大,w(Pb)从最低2.75×10~(-6)到最高310.41×10~(-6),w(Zn)4.94×10~(-6)～321.10×10~(-6)。沉积物中w(Pb)7.42×10~(-6)～98.91×10~(-6);w(Zn)9.97×10~(-6)～72.67×10~(-6)。土壤中重金属Pb、Zn的有效性程度明显高于溪流沉积物,对生态环境的潜在危害更大。     

新显色剂1-(2-咪唑偶氮)-2-萘酚-4-磺酸分光光度法测定铜

新显色剂1-(2-咪唑偶氮)-2-萘酚-4-磺酸在pH 3的介质中光度法测定Cu的摩尔吸光系数为1.94×10~4 L.mol~(-1).cm~(-1),络合物的组成为1:1,最大吸收在530nm,对比度△λ为120nm,表观稳定常数为6.96×10~6,Cu~(2+)在0～0.8μg/ml范围内遵守比尔定律,方法已用于镁介金及铁矿石中Cu的测定。     

黄土中碳酸盐含量变化及其古气候记录——以兰州红咀寺剖面为例

以兰州红咀寺剖面为例 ,以 2 cm的间隔采样 ,进行了碳酸盐含量的测定 ,获得数据 892个 ,与其它古气候指标 (磁化率、有机碳总量 )进行对比后揭示了该地区近 3 0× 10 3 a来气候变化的频率及突变事件。3 0× 10 3 a以来主要可以分为 4个阶段 :暖湿期(3 3× 10 3 ～ 40× 10 3 a B.P.)、凉偏干期 (3 0× 10 3 ～ 2 7× 10 3 a B.P.)、寒冷干燥期 (2 7× 10 3 ～ 10× 10 3 a B.P.)、暖湿期 (10× 10 3 ～ 3× 10 3 a B.P.) ,各阶段中气候快速变化明显     

混合型缓冲回填材料非饱和水分扩散试验研究

设计了专门的浸水试验装置,测定了膨润土-石英砂混合物在非膨胀条件下吸水引起的水分分布及膨胀应力变化,研究了混合型缓冲回填材料非饱和水力学性质。试验结果表明,干密度约1.70 g/cmP3、掺砂率为30%的GMZ001膨润土-砂混合物的水分扩散系数与含水率的关系呈U型变化,即随着含水率增加,汽态水分扩散系数减小,液态水分扩散系数增大。根据理论推导建立非饱和导水率估算方程。计算发现,混合物的非饱和导水率随含水率的增大而增大。其中,汽态水分非饱和导水率先增大后略有减小,液态水非饱和导水率始终增大。试验发现,试样吸水后干密度趋于均匀化,试样内部不同位置的应力发展与水分迁移过程密切相关：渗入端的应力在入渗初期增长很快,随后减慢;渗出端的应力持续稳定增长;入渗96 h后,两端应力趋于一致。估算出的水分扩散系数及非饱和导水率,可用于评价混合型缓冲回填材料阻隔核素迁移安全性。     

水-力耦合条件下膨润土-砂混合物的体变特性研究

在高放核废物处置库中,膨润土-砂混合物是一种可选的缓冲回填材料,掌握其在水-力耦合条件下的体变特征对正确评价处置库的长期安全性有重要意义。按照不同的石英砂掺量(0%~50%)配制了6组膨润土/砂混合物,依次进行了单轴侧限压缩、有荷膨胀(轴向应力为0.2 MPa)和饱和再压缩试验,获得了混合物在不同水-力路径下的变形特征,并着重分析了砂掺量的影响。结果表明:(1)膨润土-砂混合物的压缩性与掺砂量、饱和状态和密实度有关。在非饱和及密实度较低(ρ_d1.7 g/cm~3)的条件下,混合物的压缩指数随砂掺量的增加近似线性减小;当混合物压缩到较高的密实度(ρ_d1.7 g/cm~3)并且饱和后,压缩指数受掺砂量的影响不明显,但其值远小于非饱和及低密实度状态。(2)混合物的最终膨胀率随着掺砂量的增加呈指数减小,随膨润土有效干密度的增加而呈指数增加。掺砂量达到40%时,膨胀过程伴随有体积回落现象,且体积回落率随砂掺量的增加而加剧。(3)混合物在不同水-力路径中及不同砂掺量条件下呈现的体变差异性与膨润土和砂在试样中的分布状态及二者对土体骨架的主导作用有关,总体上,掺砂量越高或试样密实度越大,砂对体变的主导作用越强。(4)混合物的膨胀力随掺砂量的增加而减小,通过引入膨润土有效干密度参数,建立了混合物膨胀力与该参数间的指数定量关系,可对膨胀力进行预测,并从蒙脱石的体积变化率与质量分布率的角度进一步分析了混合物膨胀力的作用机制。     

新疆小热泉子铜(锌)矿床同位素研究

小热泉子矿床是我国最近发现的一个中型富铜( 锌) 矿床,其矿床成因为众多的矿床学家所关注。本文对该矿床中不同类型矿石、矿物的S、O、H、Si 及稀有( 惰性) 气体He、Ar 同位素特征作了较祥细的论述,同时用KAr 法对硫化物的年龄测定进行了初步尝试。该矿床硫化物的δ34S 值为+ 1-5 ‰～+ 11-1 ‰,平均为6-15 ‰(46) ;3 He/4 He( 初始) 值为5 ×10 - 8 ～2-17 ×10 - 6 ,平均为0-64 ×10 - 6(6) ,40 Ar/36Ar 值为305-27     

压实膨润土在盐溶液中的膨胀变形特性

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。     

冻融循环下初始含水率对非饱和膨胀土剪切特性试验

为探究冻融循环条件下初始含水率对膨胀土偏应力-应变关系和剪切特性的影响,本文对不同初始含水率的非饱和膨胀土进行了不固结不排水三轴剪切试验。结果表明：1）非饱和膨胀土的偏应力-应变曲线的形式随含水率增大由应变软化逐渐转变为应变硬化,偏应力峰值随含水率增大而降低;2）非饱和膨胀土的抗剪强度随初始含水率的增加呈线性下降趋势;3）非饱和膨胀土在第1次冻融循环后偏应力及抗剪强度大幅度下降,在3~7次冻融循环后达到稳定。初始含水率是影响非饱和膨胀土力学性质的主要原因。     

广东从化石岭方钠石正长岩特征及其起源

广东省从化市石岭方钠石正长岩是南岭地区已知惟一的早白垩世硅酸不饱和碱性岩。岩石由方钠石、霞石、钙-钠角闪石、霓石-普通辉石、铁黑云母和条纹长石组成,不含独立相斜长石,是一种超溶线碱性正长岩,侵入于佛冈黑云母花岗岩中(γ_5~(2(3))),侵位年龄为144.9±5.7Ma(Rb-Sr矿物-全岩等时线)。岩石富含大离子亲石元素Rb,高场强元素REE、Nb、Ta、Zr、U、Th和挥发组分Cl(4355×10~(-6)～6525×10~(-6))、F(2415×10~(-6)～3525×10~(-6))等。在原始地幔标准化微量元素蛛网图上显示Sr、Ba、P、Ti强烈亏损,而Nb、Ta、Zr、Ce强烈富集的特征,具有A型岩套中A_1亚型岩石的微量元素特征。在(Na_2O+K_2O)-SiO_2,(FeO~*/MgO)-SiO_2,(Zr+Nb+Ce+Y)-FeO~*/MgO和(Zr+Nb+Ce+Y)-(Na_2O+K_2O)/CaO等图解中均落入A型岩套分布区。在Y/Nb-Yb/Ta,Y/Nb-Ce/Nb,Nb-Y-Ce和Nb-Y-3Ga图解中均落入A_1亚型区域,并具有OIB亲缘性,表明是深部幔源成因。在锶、钕同位素成分方面,具有低的I_(Sr)值(0.7060±0.0015)和接近于零的ε_(Nd)(t)值(-0.15～-0.20),低的钕模式年龄(T_(2DM)=0.96Ga),表明岩浆可能起源于上地幔(具全硅酸盐地球BSE端元成分)。说明在早白垩世,南岭地区应力作用已转入拉张为主,大规模拉张作用,造成岩石圈减薄,有利于碱性岩