蒙脱石层电荷与有机改性蒙脱石凝胶性能关系研究

利用自然沉降法提取了山东两不同产地膨润土中的钙基蒙脱石矿物M1和M2,利用结构式推算法计算了两提纯蒙脱石的层电荷:M1单位半晶胞的层电荷为0.38,M2单位半晶胞的层电荷为0.59;利用十八烷基三甲基氯化铵对蒙脱石进行有机改性,并对有机蒙脱石凝胶性能和层电荷的相关关系进行研究。研究发现:蒙脱石单位半晶胞的层电荷越低,在水中的分散性越好,越有利于十八烷基三甲基铵阳离子的插层,相应有机改性蒙脱石在二甲苯和乙醇体系中的凝胶性能越好(如M1);蒙脱石单位半晶胞的层电荷越高,在水中的分散性越差,越不利于十八烷基三甲基铵阳离子的插层,相应有机改性蒙脱石产品的凝胶性能较差(如M2)。     

不同分子质量聚乙二醇在蒙脱石层间的吸附作用

用蒙脱石(Mont)吸附水溶液中不同分子质量的聚乙二醇(PEG)，制备PEG／Mont复合物，采用XRD、FTIR和DTA／TG表征PEG／Mont复合物的结构。结果表明：PEG通过置换部分层间水合离子进入蒙脱石层间通道内；PEG以单层或双层平卧于蒙脱石层间；大分子质量的PEG容易形成双层复合物，但双层复合物的热稳定性较差。     

埋藏条件下蒙脱石层间水的稳定性

蒙脱石族矿物广泛存在于地表各种环境中,其层间结构的稳定性对各种表生地质作用的发生和过程起着重要作用。在砂岩成岩作用中,蒙脱石族矿物的脱水作用改变了砂岩孔隙流体的量和成分,同时也降低了油气储蓄层的孔隙度和渗透性。泥、页岩中由于蒙脱石族矿物的脱水作用,在...     

蒙脱石层间域的性质及其环境意义

蒙脱石矿物是土壤中比表面积大、分布很广的一种粘土矿物,也是土壤中主要的活性组分之一。蒙脱石层间域是一个特殊的化学反应场所。系统地评述了无机、有机阳离子、农药分子在蒙脱石层间域中的吸附、脱附、氧化还原、催化降解等反应机理,并指出它们的环境化学行为对环境的影响和意义。     

有机蒙脱石层间微结构的分子模拟

采用分子动力学模拟方法,对舍烷基长链阳离子表面活性剂改性有机蒙脱石的层间域内分子环境及烷基长链排列状况进行模拟研究,并考察改性剂负载量与层间域含水量的改变对烷基链排列方式和活动性以及表面活性剂离子中N,C原子的分布状况的影响.1.0倍阳离子交换容量改性的有机蒙脱石在含少量水的情况下(干态),N,C原子均呈双层分布,表明烷基长链为双层平卧排列.含水量的提高(湿态)会导致烷基链从双层分布向在层闻域内均匀分布转变.2.0倍阳离子交换容量改性的有机蒙脱石在舍少量水的情况下(干态),烷基链呈双层倾斜分布于层间域内,烷基链的头部靠近四面体片层.含水量的提高(湿态)对烷基链在层间域内分布状态影响有限,但会导致烷基链整体向层间域中心平面移动,水分子优先占据靠近四面体片层的位置.     

微生物降解蒙脱石层间吸附有机质的实验研究

近年来,国内外学者意识到,有机质在蒙脱石结构层间的吸附是有机质保存的重要机理之一,然而,目前关于微生物能否降解蒙脱石层间吸附有机质以及降解的程度等尚没有任何实验数据的支撑。本文试图通过人工合成含有层间吸附有机质的蒙脱石,利用海洋和湖泊沉积物中常见的降解有机质的微生物对其进行降解实验,据此探讨有机质的蒙脱石层间吸附在沉积物埋藏过程中对有机质保存的贡献。有机质选择半胱氨酸和甲苯,前者是生物生长所需的一种重要氨基酸,后者大量存在于土壤和沉积物中,多种细菌可以在有碳氢化合物的环境下将其降解。实验菌种选择恶臭假单胞杆菌(Pseudomonas putida)和腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefaciens CN32)2种细菌,它们均为海洋和湖泊沉积物中的主导微生物,前者有较强的有机质降解能力,后者为铁的还原菌,厌氧代谢过程中能将蒙脱石结构中的Fe(III)还原为Fe(II)。通过上述不同菌种对蒙脱石层间吸附不同性质有机质的降解实验,结果显示,微生物对蒙脱石层间吸附的有机质的降解方式主要有分泌有机酸直接降解和破坏层间结构释放有机物从而进行降解。代表菌种假单胞菌和希瓦氏菌对半胱氨酸绿脱石及甲苯绿脱石的作用表明,微生物通过分泌有机酸的形式对蒙脱石层间吸附的有机质降解作用很有限,该结构在恒定的有氧和无氧条件下对保存有机质有利;希瓦氏菌在严格无氧条件下通过还原Fe(III)进行代谢,实验表明,无氧条件下,希瓦氏菌可以一定程度破坏矿物结构,释放并消耗有机物,因此,铁还原微生物对蒙脱石层间吸附有机质的保存有一定的影响,但由于微生物对矿物晶体结构的破坏能力有限,故其对层间吸附有机质降解的能力也有限;不同有机物对生物降解过程也有影响,这些影响取决于有机质的特性及有机质与细菌之间的相互作用。绿脱石层间吸附的半胱氨酸对生物生长有利,从而可能促进生物还原Fe(III)作用。相反,甲苯却很明显的抑制了Fe(III)的还原。由此可见,有机质的蒙脱石层间吸附是有机质保存的重要方式之一。     

压实膨润土膨胀变形的分形计算方法

分形计算方法能较准确地计算膨润土的膨胀变形,但系数K没有确切的计算方法,限制了该方法的广泛应用。基于双电层（DDL）理论和分形方法在双电层膨胀下都适用的理论事实,提出在双电层膨胀条件下采用DDL理论推导出分形方法中系数K的方法,并计算出商用膨润土的K值为9.15。对商用膨润土进行了N2吸附试验,利用等温吸附数据计算出该膨润土的表面分维为2.65,然后根据得出的系数K和表面分维采用分形方法计算了膨润土的最大膨胀率并与膨胀试验结果作对比。结果表明,分形方法的理论计算和试验结果基本一致,尤其是在施加压力较大而膨胀变形较小的情况下,分形计算方法计算结果比起双电层理论更符合试验数据。     

阳离子对南宁膨胀土膨胀的影响

膨胀土因其特殊性引起众多学者的研究,在实际工程中引发诸多问题,现探究南宁膨胀土的膨胀特性,通过X-Ray衍射试验定性确定南宁膨胀土矿物组成,确定其对膨胀性的影响;结合不同阳离子的蒙脱土絮凝试验,发现钠离子浓度增加,蒙脱土絮凝增强;而镁离子对于蒙脱土絮凝存在临界值,大于该临界浓度反而使胶体重新稳定;在自由膨胀率试验基础上改进,研究阳离子对南宁膨胀土膨胀率的影响,发现随着（Mg2+）阳离子浓度的升高,南宁膨胀土的膨胀率降低;随阳离子化合价升高,膨胀率试验中稳定经历的时间越久;低阳离子浓度和纯水试验结果相近;离子类型对蒙脱土体积膨胀也有影响,在相同浓度增加下,体积膨胀量大小顺序为NaClMgCl2。     

天然膨润土中蒙脱石丰度的定量方法研究

基于膨润土中蒙脱石的基本结构单元在X射线衍射空间的相干散射的分布和总量是一不变量,同一膨润土矿中单位质量蒙脱石的阳离子交换容量和层电荷密度专一性的特点,本研究提出了阳离子交换容量／层电荷密度、阳离子交换容量和X射线衍射多相Rietveld分析三种蒙脱石丰度的定量方法,并测定了我国不同产地、矿物组成和物化性质各异的10种天然膨润土中蒙脱石丰度,分析了可能的干扰因素。结果表明,三种方法测得的蒙脱石丰度值在3％范围内吻合良好,且具有一致的自相关性。     

粉土与粉质黏土互层中静压桩桩土界面孔隙水压力

为研究层状黏性土在静压桩沉桩过程中桩土界面孔隙水压力的分布规律,依托山东东营某桩基工程开展了现场足尺静压桩试验,分析了桩土界面孔隙水压力的变化规律,探讨了桩土界面超孔隙水压力的分布特征,明确了桩土界面孔隙水压力和超孔隙水压力的消散特性,并结合水力压裂理论和孔穴扩张理论,揭示了沉桩过程中桩土界面沿桩长方向超孔隙水压力的分布形式。试验结果表明：孔隙水压力、超孔隙水压力与土层性质密切相关,二者均在粉土层中增长较慢,在粉质黏土层中增长较快;在同一深度处,两者均存在明显的消散现象,在粉土中的消散程度明显大于粉质黏土中;采用水力压裂理论结合孔穴扩张理论计算的超孔隙水压力沿桩长方向的变化规律与试验值相吻合;桩身贯入深度越大,超孔隙水压力理论计算值与现场实测值越接近。     

镍钛交联改性膨润土处理工业废水的实验

以钠基膨润土为原料制备了镍钛无机交联、有机交联系列改性膨润土,比较了二者对废水中化学需氧量（COD）、Cr（Ⅵ）、色度、浊度的去除效果,探讨了改性膨润土用量、pH值、搅拌时间等因素对实验的影响。结果表明：镍钛有机交联膨润土对COD和Cr（Ⅵ）的处理效果明显优于镍钛无机交联膨润土;二者对浊度和色度处理效果相当。其吸附行为符合Langmuir方程。     

循环荷载下加固土体孔压的模糊正交试验分析

针对地铁循环荷载下加固软粘土的孔隙水压力发展规律,对上海地铁4号线宝山-海伦引导段隧道周围的加固软黏土进行室内GDS循环三轴试验。结合重复正交设计法安排试验,借助模糊数学的理论与方法处理试验数据,充分考虑了振动频率（0.5、1.5、2.5 Hz）、动应力幅值（20、30、40 kPa）、固结比（1、1.4、2）以及超固结比（1、1.5、2）对土体孔隙水压力的影响。研究结果表明:振动频率、动应力幅值、固结比及超固结比对加固软黏土孔隙水压力的影响率分别为0.722、15.821、0.944及6.628;这说明影响加固软粘土孔隙水压力变化的主要因素是动应力幅值及超固结比,而固结比和振动频率的影响不显著。     

自由膨胀比测定新方法在胜利油区砂岩储层评价中的应用

粘土矿物的“水敏效应”是引起砂岩储层伤害的最主要原因之一。本文应用自由膨胀比试验的新方法,测定了胜利油区27个砂岩储层岩心样品,并通过X衍射对样品中粘土矿物含量的测定,建立了储层自由膨胀比与蒙脱石含量之间良好的正相关模型。该方法可以更直观、准确地描述出油气储层中粘土矿物的自由膨胀行为,并定量地反映出粘土矿物水敏性导致的储层潜在伤害,也可以用于油田防膨剂的研制,因此在油气田开发中具有较广泛的应用前景。     

钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压问题研究

压水试验水压式栓塞较其他类型栓塞可靠、灵活,但一直存在试验结束后排水泄压难题,使该类型栓塞使用局限于浅孔及地下水位高的钻孔。本文对该问题进行了研究,提出了解决方案,设计了新型水压式栓塞结构。解决了一直以来水压式栓塞的排水泄压难题,突破了试验孔深限制,使水压式栓塞能得到广泛应用。介绍了该新型水压式栓塞的结构和工作原理以及工程应用效果。     

冲击荷载作用下饱和软粘土孔压增长与消散规律

通过大量室内试验,研究饱和软粘土在冲击荷载作用下的变形和孔压增长规律,讨论孔压增长的内在机理和不同围压、不同冲击能作用下孔压量的变化。讨论土体的再团结变形规律,提出再固结体积压缩系数的确定方法。最后分析冲击荷载作用后的强度变化。这些讨论为动静结合法处理软基提供了依据。     

高围压下冻结粘土的抗压强度试验研究

以取自华东某地的深部粘土为研究对象,根据室内单轴和三轴压缩试验的试验结果,分析了高围压下冻结粘土的应力-应变行为与单轴压缩条件下应力-应变行为的异同,并讨论了围压和温度对冻结粘土强度的作用.     

冻土未冻水含量与压力关系的实验研究

结合核磁共振仪,利用自行设计的机械加压装置,包括非金属材料制成的耐压试管,确定了冻土对应不同压力和温度的未冻水含量,并计算了相应压力下冻土的冻结温度．实验温度范围为０～－２０℃,压力范围为０～４０ＭＰａ．结果表明,冻结温度随压力增大而呈线性降低;对应不同温度的未冻水含量随压力的增大而增大．     

Study on Swell Pressure Stress of Bentonite in Geosynthetic Clay Liners

1 Introduction Bentonite is a valuable industrial material, which is composed mainly of montmorillonite. Due to many particular characteristics such as strong water sorbility, dilatability, stickiness, high ion-exchangeable capacity, Bentonite has been used widely in many fields of application, including petroleum, metallurgy and chemical industry, textile industry, medical application, construction, mining, agriculture, environment (Koch, 2002; Wang and Wu, 2002; Wagner and Schnatmeyer, 20…     

淤泥质土固结过程孔压及变形规律研究

对深入了解土在外荷作用下的孔隙水压力与变形变化规律对研究土的排水固结机理具有重要意义。对黄石地区淤泥质土进行分级加荷与一次性加荷的各向等压固结试验及单向固结试验,分析全过程孔压与变形的变化规律,结果表明：两种加荷方式孔压消散的规律并不相同,当孔压降到相应某临界值以下时,固结过程会变得缓慢,即使在较大的外荷载作用下,土中孔压反映也远不如加载初期明显。固结排水过程具有阶段性,这主要是自由水与孔隙水排水速度变化所引起的。黄石淤泥质土的主固结时间总体在5-100min范围内,当固结压力接近先期固结压力时固结系数最小,而次固结系数约为最大值。