›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (1): 75-80.doi: 10.16285/j.rsm.2017.01.010

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

盐溶液中膨润土膨胀变形的分形模型

项国圣1, 2，徐永福2，陈 涛2，姜 昊2   

  1. 1. 安徽工业大学 建筑工程学院，安徽 马鞍山 243002；2. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200030
  • 收稿日期:2015-04-22 出版日期:2017-01-11 发布日期:2018-06-05
  • 作者简介:项国圣，男，1986年生，博士，讲师，主要从事环境岩土工程等方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金重点项目(No. 41630633)，国家自然科学基金项目(No. 41272318, No. 41472251)，安徽省教育厅资助重点项目(No.kJ2013A052)。

Fractal model for swelling deformation of bentonite in salt solution

XIANG Guo-sheng1, 2, XU Yong-fu2, CHEN Tao2, JIANG Hao2   

  1. 1. School of Civil Engineering and Architecture, Anhui University of Technology, Anhui, Maanshan 243002, China; 2. School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China
  • Received:2015-04-22 Online:2017-01-11 Published:2018-06-05
  • Supported by:

    This work was supported by the State Key Program of National Natural Science of China (41630633), the National Natural Science Foundation of China (41272318, 41472251) and the Key Program Supported by Educational Commission of Anhui Province of China (kJ2013A052).

PDF (Chinese)

944

摘要： 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em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em-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。

关键词: 膨润土, 膨胀变形, 表面分维, 分形模型, 盐溶液, 有效应力

Abstract: When the compacted bentonite is inundated in distilled water, the effective stress on montmorillonite particles is equal to the external load applied; in salt solution, the effective stress incorporates the osmotic stress due to the osmotic suction of pore water. In addition, the relationship between void ratio em and the effective stress p of montmorillonite in compacted bentonite is found to satisfy a fractal relationship, which can be used to calculate the swelling deformation. Base on the dispersion and fractal characteristics of bentonite particles in salt solution, the expression of osmotic stress is derived, and the formula for effective stress on bentonite particles is developed. The swelling deformations of GMZ01 and MX-80 bentonites are calculated by incorporating the fractal model into the effective stress. Comparison of the experimental results available in the literature and the estimated value shows a good consistence. It is shown that the swelling deformation of bentonite can be expressed by a unified curve of em-p in distilled water or salt solution with different concentrations, implying that the proposed effective stress represents the actual force condition. The fractal model offers a good approach to expressing the swelling characteristics in salt solution.

Key words: bentonite, swelling deformation, surface fractal dimension, fractal method, salt solution, effective stress

中图分类号: 

  • TU 411

[1] 张虎元, 赵秉正, 童艳梅, . 混合型缓冲砌块导热性能及其均匀性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 1-8.
[2] 秦爱芳, 胡宏亮. 碱性溶液饱和高庙子钙基膨润土膨胀特性及预测[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 123-131.
[3] 范日东, 杜延军, 刘松玉, 杨玉玲, . 无机盐溶液作用下砂−膨润土竖向隔离屏障 材料化学相容性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 736-746.
[4] DAO Minh-huan, 刘清秉, 黄伟, 项伟, 王臻华, . 膨润土加砂混合物干燥收缩特征及缩裂机制研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 789-798.
[5] 孟祥传, 周家作, 韦昌富, 张坤, 沈正艳, 杨周洁, . 盐分对土的冻结温度及未冻水含量的影响研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 952-960.
[6] 方瑾瑾, 冯以鑫, 王立平, 余永强, . 真三轴条件下非饱和黄土的有效应力屈服特性[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 492-500.
[7] 涂园, 王奎华, 周建, 胡安峰, . 有效应力法和有效固结压力法在预压地基 强度计算中的应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 645-654.
[8] 徐云山, 孙德安, 曾召田, 吕海波, . 膨润土热传导性能的温度效应[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 39-45.
[9] 徐浩青, 周爱兆, 姜朋明, 刘顺青, 宋苗苗, 陈亮, . 不同砂−膨润土垂直防渗墙填筑土料的掺量研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 424-430.
[10] 谈云志, 彭帆, 钱芳红, 孙德安, 明华军, . 石墨−膨润土缓冲材料的最优配置方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3387-3396.
[11] 吴爽爽, 胡新丽, 章涵, 周昌, 龚辉, . 嵌岩桩负摩阻力现场试验与计算方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3610-3617.
[12] 范日东, 刘松玉, 杜延军, . 基于改进滤失试验的重金属污染 膨润土渗透特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2989-2996.
[13] 毛小龙, 刘月田, 关文龙, 任兴南, 冯月丽, 丁祖鹏, . 一种适用于孔隙体积应变的有效应力方程[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3004-3010.
[14] 郑国锋, 郭晓霞, 邵龙潭, . 基于状态曲面的非饱和土强度准则及其验证[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1441-1448.
[15] 周 辉, 宋 明, 张传庆, 卢景景, 刘振江, 史林肯, . 水平层状复合岩体变形破坏特征的围压效应研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 465-473.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
版权所有 © 《岩土力学》编辑部
地址：湖北武汉武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所(430071)　邮编：200042　电话：027-87198484, 87199252, 87199253, 87198752　E-mail: ytlx@whrsm.ac.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发