碱污染红黏土抗剪强度特性室内试验研究

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(1.贵州理工学院 资源与环境工程学院，贵阳 550003；2.贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司， 贵阳 550081；3.贵州大学 资源与环境工程学院，贵阳 550025)

碱污染红黏土抗剪强度特性室内试验研究

陈筠1，赵鹏2，何维锋3，王麒3

(1.贵州理工学院 资源与环境工程学院，贵阳 550003；2.贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司， 贵阳 550081；3.贵州大学 资源与环境工程学院，贵阳 550025)

2017,34(12):94-100

为了研究碱污染红黏土的抗剪强度特性，考虑碱液NaOH质量分数和养护时间2个因素，通过室内模拟试验，分析碱液与红黏土的相互作用。试验结果表明：高NaOH质量分数时红黏土的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角均增大，存在极大值，极大值出现的时间和碱液NaOH质量分数有关；低NaOH质量分数下红黏土抗剪强度降低，存在极小值，黏聚力呈先增后减，内摩擦角呈先减后增的变化趋势。碱污染红黏土抗剪强度特征为水化、离子吸附、阳离子交换、碱液溶蚀和外力共同作用的结果。

碱污染；红黏土；抗剪特性；碱土作用；室内试验

1 研究背景

红黏土是一种高含水量、高塑性、高孔隙比，较其他种类的土相比有较好的力学性质的一类特殊土，贵州全省有大面积的红黏土层，厚度从几米到几十米不等，对承载力要求不高的建筑物多以红黏土为地基[1-2]。以贵州某铝厂为例，该厂始建于1958年，厂区多个生产车间皆以红黏土为地基。2015年厂区拆迁改建期间，发现因氧化铝生产中的废碱液的排放不当，地基红黏土受到严重污染，物理力学性质有异于一般红黏土。贵州作为国内重要的铝工业基地，据国家统计局数据[3]，2015年全国氧化铝产量5 897万t。贵州省为425万t，占7.21%，居全国第5位，铝工业是贵州省重要的优势产业，是全省工业重要经济支柱之一。因此，对贵州省铝工业生产中的污染问题不得不加以重视，与之相关的碱污染红黏土的物理力学性质研究显得格外重要。

红黏土受污染物作用后，土的土体结构、矿物成分和化学成分都会发生改变，抗剪强度特性等也随之变化。关于红黏土的污染研究最早于20世纪80年代，主要针对具体的化工厂污染实例展开研究。如孙重初[4]对昆明某厂硫铵工段红黏土开展了将红黏土在不同浓度酸溶液中浸泡的试验,结果表明：由于工业废酸液侵入红黏土地基中,红黏土的物理力学性质明显改变，含水量、液性指数、含水比增加，可溶盐增加，塑性降低，抗剪强度、压缩模量降低，使地基工程性质劣化。赵以忠[5]通过试验研究了酸、盐等强电解质对云南红黏土的侵蚀作用机理及对红黏土地基工程地质特性的影响。李涛等[6]通过在土样中加入不同浓度的乙酸和碳酸来模拟黏土衬垫的工程工况，并进行了室内土工试验和化学机理分析。顾展飞等[7]对浸泡于不同浓度的HCl,NaOH,Fe(NO3)3和Al(NO3)3溶液中的桂林红黏土试样进行固结实验，结果显示：在HCl和NaOH溶液中浸泡后红黏土的压缩模量都降低，压缩系数都增大，且溶液浓度越大，压缩模量降低或压缩系数增大的幅度越大；浸泡在NaOH溶液中的红黏土的压缩模量比浸泡HCl溶液中的大，且对压缩模量的影响作用均比Al(NO3)3溶液的大。赵颖文等[8]、汤连生[9]通过研究发现红黏土经不同脱湿阶段或不同水溶液浸泡后，其胀缩性、液限和塑限等都会发生变化；任礼强等[10]、王毅[11]对昆明阳宗海地区典型红土进行了考虑碱浓度、养护时间、干密度、含水率等影响因素的模拟污染试验，对酸碱污染条件下的红土工程特性、宏微观特征、受损化学成分等物理力学特性作了详细分析，并取得一定成果。

目前对红黏土污染的研究主要集中于用酸、盐溶液浸泡红土或拌合红黏土，研究酸、盐与红黏土作用后物理力学性质的变化，对碱污染红黏土物理力学性质研究少[12-13]，而对碱污染下的原状红黏土的抗剪强度特性研究更少。本文以氧化铝生产中实际存在的碱污染为背景，通过室内试验模拟现场污染，考虑碱液NaOH质量分数和养护时间，研究碱污染红黏土的抗剪强度特性。

2 试验方案及试验过程

2.1 土样的选取

试验用土样取自贵阳市花溪区贵州大学Ⅱ期工程人工湖施工工地，该原状红黏土基本物理力学特性见表1，下伏地层为三叠系安顺组中风化白云岩，取土点的地质条件和铝厂相同，取土深度为3 m。以随机场理论[14]相关距离原理为指导，取土时将土样取样位置尽量集中在一个水平面上且各个点相距较近，尽量避免土性参数的离散。另外所有土样在现场取样后及时包扎和保湿，将扰动减小到最小，以便下一步试验开展。

表1 原状红黏土基本物理力学特征

2.2 污染源的选择及配制

考虑到氧化铝生产实际中，普遍存在苛性碱液污染，以及便于溶液的配置，本文选取纯NaOH(粉末状) 作为污染源进行分析。NaOH质量分数>96%，碳酸钠质量分数≤1.5%，杂质如氯化物、硫酸盐、总氮量、磷酸盐、硅酸盐的最高质量分数分别为0.005%，0.005%，0.001%，0.001%，0.01%；杂质如铝、钾、钙、铁、重金属(以Pb计)的最高质量分数分别为0.002%，0.05%，0.01%，0.001%，0.003%。另外增加了蒸馏水的空白对比。

2.3 试验方案

将所取的原状土样浸泡在不同浓度的NaOH溶液中，其中每种溶液浸泡2个组,共10个试样。对制备好的污染土样进行质量、抗剪强度和含水率的测定，直剪仪器采用ZJ型应变控制式直剪仪，方法为固结慢剪。含水率的测定考虑烘干法加快碱土作用[13]，采取先风干再烘干的方法获取。

2.3.1 试验条件

考虑实际污染下的2个重要因素——碱液浓度和污染时间，再结合目前工程实例以及前人所做试验的经验，NaOH溶液中的NaOH质量分数分别设定为0.7%，3.8%，7.0%，14.0%，21.0%。养护时间按10，20，40，80 d控制，养护于温度为20 ℃的恒温水箱中。

2.3.2 模拟污染过程及试验的开展

将现场取好的并用滤纸、透水石和耐腐蚀橡皮条捆扎好的土样放入事先配好的600 mL的不同浓度NaOH溶液中,浸泡不同的时间，为减小溶液蒸发，所有浸泡容器用保鲜膜和胶带封口后再置于恒温水箱中养护。

按照拟定的方案，浸泡达到预定养护时间后，取出土样称量，进行直剪试验和测定含水率。其中质量的称量有10个平行土样，用于密度的计算。含水率的测定包括破坏环刀样直接测定的2组数据和做完直剪试验后再参照文献[15]对含水率的换算方法得的8组含水率，也是10组平行土样。直剪试验通过2组试验确定的黏聚力和内摩擦角，比较分析后，若无太大差异则取其平均值，若差异过大则增加试验次数后再取平均值。

3 碱污染红黏土抗剪强度变化特性

3.1 碱液NaOH质量分数和养护时间对污染红黏土抗剪强度的影响

图1给出了竖向压力为300 kPa时碱污染红黏土的抗剪强度τf随溶液中NaOH质量分数和养护时间t的变化情况。

图1(a)表明：碱液中NaOH质量分数相同时，随养护时间的延长，低NaOH质量分数下红黏土的抗剪强度降低，存在极小值，极小值出现在10～20 d之间，20 d后强度缓慢恢复，养护时间为10，20，40，80 d时抗剪强度分别降低39.13%，38.97%，13.70%，18.08%；高NaOH质量分数下碱污染红黏土抗剪强度增大，存在极大值，NaOH质量分数分别为3.8%，7.0%，14.0%，21.0%对应的抗剪强度极大值出现的时间分别为40，20，10，50 d,说明7%和14.0%碱液NaOH质量分数，污染红黏土的抗剪强度较快达到最大值，碱液NaOH质量分数过高或过低会使得抗剪强度达到极大值的时间相对滞后。

(a)不同养护时间

(b) 不同NaOH质量分数

图1不同养护时间、不同NaOH质量分数条件下碱污染红黏土抗剪强度的变化情况

Fig.1Variationofshearstrengthofalkaline-pollutedredclaywithcuringtimeandlyeconcentration

图1(b)则表明：同一养护时间下，低NaOH质量分数时，碱污染红黏土的抗剪强度小于原状无污染红黏土；高NaOH质量分数时，碱污染红黏土的抗剪强度大于无污染原状红黏土，强度增加的幅度随NaOH质量分数的增加呈现先增后减的变化规律。其中NaOH质量分数为7%时，抗剪强度增幅较大(曲线斜率较大)，此后，随着NaOH质量分数的增加，对应的抗剪强度增幅则逐步降低，在3.8%～14.0%之间存在一个最适NaOH质量分数，最有利于碱污染红黏土的抗剪强度的提高。

3.2 碱液NaOH质量分数和养护时间对污染红黏土黏聚力的影响

碱污染红黏土的黏聚力cs随碱液NaOH质量分数和养护时间t的变化情况如图2。

图2不同NaOH质量分数下碱污染红黏土黏聚力随时间变化情况

Fig.2Variationofcohesionofredclaypollutedbydifferentconcentrationsoflyeagainsttime

图2表明：

(1)碱液NaOH质量分数相同时，随养护时间的增长，碱污染红黏土的黏聚力波动变化，存在极大值，碱液NaOH质量分数0.7%，3.8%，7.0%，14.0%,21.0%，极大值出现的时间分别为40,40,10,20,40 d，表明NaOH质量分数过高或过低会使极大值出现的时间相对滞后,碱液NaOH质量分数适当时，反应较为激烈，利于极大值的较早出现。相比原状无污染红黏土，碱液NaOH质量分数由低到高，出现极大值时黏聚力分别增加162.05%，390.4%，210.99%，168.36%，136.00%。碱液NaOH质量分数过高或过低都会使黏聚力增加的潜力受到限制，最适NaOH质量分数在3.8%和14.0%之间。

(2)从总的变化趋势来看黏聚力最终都会变小，甚至在80 d时21.0%的碱污染红黏土黏聚力降到比原状土黏聚力还要低57.91%，可以预见如果养护时间足够长，黏聚力会出现一个极小值。除此之外，碱液NaOH质量分数较低时，如0.7%时，黏聚力变化是呈现先减后增、再减的变化趋势，预设养护时间内的极小值出现在10 d左右，黏聚力和原状土相比降低25.28%。

3.3 碱液NaOH质量分数和养护时间对污染红黏土内摩擦角的影响

图3给出了碱污染红黏土的内摩擦角φs随碱液NaOH质量分数和养护时间t的变化情况。

图3不同NaOH质量分数碱污染红黏土内摩擦角随时间变化的情况

Fig.3Variationofinternalfrictionangleofredclaypollutedbydifferentconcentrationsoflyeagainsttime

图3表明：

(1)在10，20，40，80 d下0.7%碱液NaOH质量分数的内摩擦角分别减小了48.85%，46.99%，40.19%，20.63%；养护时间为80 d时，随碱液NaOH质量分数增大，碱污染红黏土的内摩擦角增大；其他养护时间下，内摩擦角波动较大，和NaOH质量分数的对应关系不明显。和原状土比较，养护时间为10 d时，NaOH质量分数为3.8%，7.0%，14.0%，21.0%和入母液的内摩擦角分别增加了27.78%，14.23%，11.65%，26.47%，18.29%；养护时间为20 d时，内摩擦角分别增加了18.06%，21.88%，3.22%，-1.21%，57.57%；养护时间为40 d时，NaOH质量分数为7.0%，14.0%，21.0%的内摩擦角分别增加了23.80%，24.24%，4.83%，NaOH质量分数为3.8%的内摩擦角则降低了8.83%。

(2)碱液NaOH质量分数相同，随养护时间增长，低NaOH质量分数下碱污染红黏土的内摩擦角先减小后增加，预设时间内存在极小值，极小值出现在10 d；高NaOH质量分数下碱污染红黏土的内摩擦角增大，存在极大值，其中以碱液NaOH质量分数为7.0%的极大值特征明显，出现的时间为20 d。NaOH质量分数分别为3.8%，14.0%,21.0%碱液的污染土，随养护时间的增加，内摩擦角呈波动变化，但极大值特征不明显。

内摩擦角和黏聚力是评价土的力学强度的2个重要参数，图3中的内摩擦角虽有一定的波动，但与黏聚力有很好的对应关系(图2)，在内摩擦角偏小时，黏聚力则比较大，而在黏聚力偏小时，内摩擦角则很大，两者呈负相关的关系。依据摩尔-库伦准则，2个参数的综合作用下，最终碱污染红黏土的抗剪强度得到提高。

4 污染红黏土的碱土作用特征

土的抗剪强度特性与其物理特性息息相关，碱污染红黏土在浸泡条件下模拟污染的试验中，随养护时间的变化，碱土作用的进行，土的质量(碱液加入后)、含水率、密度和孔隙比等物理特性会产生变化。为此笔者在前人碱土作用研究的基础上，结合养护过程中对污染红黏土的质量、含水率、密度和孔隙比变化的跟踪测定，分析碱污染红黏土的碱土作用特征。

4.1 土的质量、含水率、密度和孔隙比的变化

对试验中获得的10组质量、含水率、密度和孔隙比的数据，参照文献[16]的土工数据处理办法，设置置信水平为99.50%，采用t分布概率值淘汰范围以外的异常点后取平均值，得到图4中碱污染红黏土的质量(总质量减去环刀质量)、含水率、密度和孔隙比随碱液NaOH质量分数和养护时间t的变化情况。由图4可得如下变化规律。

(1)碱污染红黏土的质量变化规律为：碱液NaOH质量分数相同时，低NaOH质量分数下，碱污染红黏土的质量随养护时间的增长，质量缓慢减小，NaOH质量分数为0%的试样则是先增加，后缓慢减小，减小的程度极低，说明蒸馏水对土样有轻微的溶解作用；高NaOH质量分数下，土样质量随养护时间的增长而逐步增加，增加的速率0～10 d最快，此后增长的速率逐步放缓。

图4不同NaOH质量分数碱污染红黏土的质量、含水率、密度和孔隙比随养护时间的变化情况

Fig.4Variationsofmass,moisturecontent,densityandporosityofredclaypollutedbydifferentconcentrationsoflyeagainsttime

(2)碱污染红黏土的含水率变化规律为：养护阶段的前10 d，碱污染红黏土的含水率急剧增加，增加的幅度总体随碱液NaOH质量分数的增加而增大；养护时间达10 d后，碱液NaOH质量分数为0.7%和21.0%的土样含水率增加幅度变缓，其中NaOH质量分数为21.0%的土样含水率稳定在45%左右，NaOH质量分数为0.7%的则在43%左右，NaOH质量分数为3.8%，7.0%，14.0%的则仍以相似的速率继续增加，其中以NaOH质量分数为7.0%和14.0%的含水率增加得较快，80 d时，和NaOH质量分数为0%的相比，含水率分别增加了16.49%和18.86%。

(3)碱污染红黏土的湿密度变化规律为：碱液NaOH质量分数相同时，随养护时间的增加湿密度先增后减，除碱液NaOH质量分数为3.8%和7.0%以外，其他NaOH质量分数皆在10 d时达到极大值，NaOH质量分数为3.8%时极大值出现在40 d， NaOH质量分数为7.0%极大值出现在20 d； NaOH质量分数为7.0%和14.0%的土样湿密度达到峰值后，降低的速率逐渐加大，到80 d时和浸泡蒸馏水的相比已分别降低3.65%和1.85%。

(4)碱污染红黏土的干密度变化规律为：NaOH质量分数为7.0%和14.0%时，土样的干密度先增加后减小，增加的速率和减小的速率最大,养护时间内存在极大值，极大值出现的时间分别为20,10 d，另外NaOH质量分数为3.8%的土样在预定养护时间内呈波动的缓慢增加；其他NaOH质量分数碱液下，土样干密度缓慢减小，NaOH质量分数为21.0%时，养护时间内存在一定的波动。

(5)碱污染红黏土的孔隙比变化规律为：低NaOH质量分数下，孔隙比缓慢增加；高NaOH质量分数下先减后增，NaOH质量分数7.0%和14.0%最终孔隙比增加得较大，80 d时和原状土相比孔隙比分别增加了23.18%和19.78%。NaOH质量分数为3.8%时则呈波动的减小，但减小幅度不大。

4.2 碱土作用过程

红黏土的物质成分以黏土矿物为主，占红黏土质量的50%以上，以高岭石、绿泥石和伊利石为主，也有埃洛石、蛭石和绿泥石/蛭石类混层矿物，黏土矿物形成的集聚体是红黏土的基本微结构力学单元。其次是Si，Al，Fe的游离氧化物，游离氧化物在红黏土中对基本微结构力学单元起胶结作用，是红黏土力学性质的重要影响因素。红黏土在与碱溶液的相互作用过程中，主要是通过黏土矿物、游离氧化物与碱液的相互作用来影响红黏土的抗剪强度特性。以往对碱污染土碱土作用过程的研究主要以化学方程式的形式解释碱土作用的过程，但朱春鹏等[17]也表示废碱对土结构尤其是对土中胶体的腐蚀不是几个方程式所能解释清楚的。鉴于以上各点，本文将主要结合碱液与黏土矿物和游离氧化物的作用，从5个方面分析碱污染红黏土的碱土作用过程。

4.2.1 水化作用

水化作用是物质与水发生化合的反应，表现为水的软化作用。根据对碱污染红黏土的质量、含水率、密度和孔隙比变化的跟踪测定的结果可知：在无碱液作用的情况下，红黏土的水化作用主要表现在水对红黏土中的微量的易溶物质的溶解和含水率的平缓增加，物质的溶解和含水率的增加会增大红黏土的孔隙比，同时土颗粒间的双电层厚度增加，土颗粒间的距离增加，红黏土的黏聚力和内摩擦角减小，抗剪强度降低；有碱作用时，由于碱的离子交换吸附和溶蚀等作用，加强了水化作用的程度，随着碱液NaOH质量分数的增加，孔隙比增加的程度更大，水化作用对抗剪强度的负面作用也加强。

4.2.2 吸附作用

红黏土中的黏土矿物，除少量非晶质的水铝英石外，大多呈片状集合体的形式存在，组成尺寸相当于粉粒大小的集聚体。集聚体内部存在大量的微细孔隙，具有比表面积大、孔隙多和极性强等特征，因此具有较强的吸附性，称其为黏土矿物的吸附作用。红黏土在与碱液产生作用时，因吸附作用产生碱耗，参照油气行业对黏土矿物与碱作用的研究成果[18]，红黏土与碱液作用时，因黏土矿物的吸附作用，NaOH溶液中的Na+会被大量吸附到黏土矿物表面，这种吸附作用对碱消耗的速率远远大于溶蚀作用消耗的速率，且随着碱液NaOH质量分数的增加而增加，鉴于此在单独考虑吸附作用时，碱污染红黏土的孔隙比随NaOH质量分数的增加而不断降低，使土的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角明显增大。碱液NaOH质量分数过低时，由于红黏土中的黏土矿物对碱的吸附能力有限，加之水的软化作用，并不具有高NaOH质量分数碱液作用的相似特征。

4.2.3 阳离子交换作用

离子交换现象是1850年发现的，它表明黏土矿物具有吸附某种阳离子和阴离子且以可交换状态保存这些离子的特性。在碱性环境下，这种离子交换作用表现为阳离子交换作用，Na+在黏土矿物阳离子交换作用过程中，活性并不是太强，但随着碱液NaOH质量分数的增加，活性会不断加大，阳离子交换容量(CEC)也会不断增大，红黏土中黏土矿物作为交换基，交换性阳离子类型主要以钙、镁离子为主，主要发生式(1)的阳离子交换反应。

(1)

式中R为黏土矿物。

农业科学在理解离子交换现象上作出了重大贡献，研究了包括土壤酸性、碱性、脆弱性,固化稳定钾和氨的作用,土壤肥力及缓冲作用。从岩土工程的观点来看,离子交换作用能够使土壤-水体结构由分散结构变为絮凝结构,反之亦然。就红黏土而言，这种作用除了使土-水体结构变为絮凝结构外，也改变了红黏土土颗粒的双电层结构，使颗粒间的联结增强，土的黏聚力和内摩擦角增大。但这种作用一般进行得比较迅速，且是可逆反应，当水化学环境改变时，反应方向会发生改变，对抗剪强度的贡献为正面的，但不稳定，处于动态变化之中。

4.2.4 溶蚀作用

红黏土中的黏粒、胶体和游离氧化物都会与碱液发生反应。常温下，黏土矿物与碱液发生溶蚀的过程比较复杂也是极为缓慢的，碱液NaOH质量分数较低时更是几乎不反应。NaOH质量分数较高时反应速度加快，且随NaOH质量分数的增加反应愈加剧烈，主要表现为溶蚀矿物的重结晶，使土样膨胀，土的孔隙比增大，土体结构遭到破坏。

4.2.5 外力作用

外力作用指土的受力条件。就直剪试验而言，具体包括不固结不排水的快剪、固结不排水的固结快剪和固结排水的固结慢剪3大类。快剪条件下土的垂直压力主要由孔隙水压力承担，土颗粒间的公共水化膜较厚，颗粒间距较大，黏聚力和内摩擦角较低；固结快剪的条件下，固结使孔隙中的水充分排除，土的垂直压力主要由土的骨架承担，排水作用使土的孔隙比降低，土颗粒间的公共水化膜变薄，颗粒间距减小，土的黏聚力和内摩擦角较快剪有所提高；固结慢剪则在固结快剪的基础上增加了慢剪过程中的排水作用对黏聚力和内摩擦角的贡献，为3类受力条件下抗剪强度最大的。

以往对污染土开展的直剪试验通常都是采用快剪法，得到的结论都是土体腐蚀后其抗剪强度变差，黏聚力cs和内摩擦角φs同时减小[6,9，19]。文献[20]则得出高浓度下污染的昆明红土的黏聚力cs和内摩擦角φs都增大，且随时间的变化存在极大值，但未对直剪试验的具体方法做说明。本文采用固结慢剪的试验方法作为土的受力条件。红黏土在受到碱污染后，在多项作用的共同作用下，养护时间较短时，孔隙比降低，受力条件对其抗剪强度的贡献不大，随着养护时间的增加，水化和溶蚀作用凸显，土样孔隙增大，公共水化膜增厚，微小颗粒含量增加。在固结排水的条件下，大孔隙被压缩，公共水化膜变薄，颗粒与颗粒间的接触面积增大，外力作用对土的抗剪强度贡献很大，使碱污染红黏土的黏聚力和内摩擦角较无污染红黏土大得多。以NaOH质量分数为7.0%和14.0%的碱液为例，在水化和溶蚀2种强烈负作用下，因固结排水的外力作用，使污染土仍具有较高的抗剪强度。

5 结 论

(1)碱液为高NaOH质量分数时红黏土的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角指标数值均增大，养护时间内存在极大值，极大值的大小和养护时间和碱液NaOH质量分数有关，NaOH质量分数在3.8%～14.0%之间存在一个最佳质量分数，使得指标数值最大，且出现的时间最早。低NaOH质量分数下红黏土的抗剪强度降低，养护时间内存在极小值，黏聚力则呈先增后减，内摩擦角先减后增的变化趋势。

(2)碱污染红黏土的特殊的抗剪强度特性归根于碱土作用过程中的5大作用，包括水化作用、离子吸附作用、阳离子交换作用、碱液溶蚀作用和外力作用。其中各作用对抗剪强度的贡献不同，水的软化作用为负作用，碱液溶蚀作用则有正有负，但负大于正；离子吸附作用、阳离子交换作用和外力作用则表现为正作用。各作用相互均衡和抵消，最终使得碱污染红黏土的抗剪强度增加，黏聚力和内摩擦角振荡增加。在黏聚力极大值出现的时间点和碱液与红黏土作用的剧烈程度上存在一个在3.8%～14.0%之间的最佳NaOH质量分数，该NaOH质量分数下抗剪强度极大值会较早出现，碱土作用也最为剧烈。

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Laboratory Tests on Shear Strength Characteristics ofRed Clay Polluted by Alkali

CHEN Jun1, ZHAO Peng2, HE Wei-feng3, WANG Qi3

(1. School of Resources and Environmental Engineering, Guizhou Institute of Technology, Guiyang 550003, China; 2.Guizhou Transportation Planning Survey & Design Academe Co., Ltd., Guiyang 550081, China; 3.College of Resources and Environmental Engineering, Guizhou University, Guiyang 550025, China)

In the aim of researching the shear strength properties of red clay under the condition of alkali pollution, laboratory simulation test with varying lye concentration and curing time was conducted to analyze the interaction between lye and red clay. Results showed that the shear strength, cohesion, and internal friction angle of the alkali-polluted red clay were higher than those of undisturbed red clay when the alkali concentration was high to some extent. The time when shear strength, cohesion and internal friction angle reached maximum was affected by lye concentration. On the contrary, in the presence of low lye concentration, the shear strength of alkali-polluted red clay decreased until a minimum value; while cohesion increased and then decreased, and internal friction angle decreased and then increased. Shear strength behaviors of red clay in the presence of alkali pollution is the result of hydration, ion adsorption, cation exchange, dissolution and external forces.

alkali contaminated; red clay; shear properties; action between alkali and red clay; laboratory tests

10.11988/ckyyb.20160816

2016-08-11；

2016-09-06

贵州省科学技术基金项目(黔科合J字[2015]2033号)；贵州大学研究生创新基金项目(研理工2016041)

陈 筠(1970-)，女，贵州贵阳人,副教授，硕士，主要从事区域稳定与岩体稳定、岩溶工程地质、地基与基础工程、边坡工程等方面的研究，(电话)0851-8362186(电子信箱)409272271@qq.com。

赵 鹏(1991-)，男，贵州毕节人,硕士研究生，主要从事环境岩土工程方面的研究，(电话)0851-8362186(电子信箱)1214338078@qq.com。

TU441

A

1001-5485(2017)12-0094-07

(编辑：占学军)