含水量和粒徑對(duì)高嶺土電學(xué)及力學(xué)性能影響的試驗(yàn)研究.pdf

1、本文對(duì)不同含水量（15％，20%，25%）和不同粒徑（400目，800目,1000目）高嶺土的物理、力學(xué)和電學(xué)性能（抗剪強(qiáng)度、壓縮性能、復(fù)介電常數(shù)、電導(dǎo)率和電化學(xué)阻抗譜（EIS））進(jìn)行測(cè)試，并分析了粒徑和含水量對(duì)高嶺土物理、力學(xué)和電學(xué)性質(zhì)的影響以及力學(xué)和電學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系規(guī)律。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴含水量和粒徑兩個(gè)變量影響下高嶺土的干密度測(cè)試表明：高嶺土的干密度隨著含水量及粒徑的增大而增大；高嶺土的孔隙比和塑性指數(shù)均隨著粒徑

2、的增大而減小?？辜魪?qiáng)度曲線和壓縮曲線的分析和黏聚力、內(nèi)摩擦角及壓縮過程中的孔隙比計(jì)算結(jié)果顯示，含水量的增加與粒徑的減小均使高嶺土的黏聚力增大，而摩擦角的變化并未表現(xiàn)出規(guī)律性，說明含水量和粒徑變化對(duì)于重塑高嶺土的黏聚力影響較大，而對(duì)內(nèi)摩擦角的影響相對(duì)較??；相同粒徑下高嶺土在各個(gè)壓力階段的孔隙比均隨著含水量的增大而減小，相同含水量下高嶺土的孔隙比隨著粒徑的減小基本呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，含水量和粒徑主要是通過影響顆粒之間的接觸面和孔隙體積變化來改變

3、孔隙比的變化。⑵含水量和粒徑兩個(gè)變量影響下高嶺土的復(fù)介電常數(shù)圖及電導(dǎo)率圖顯示：復(fù)介電常數(shù)實(shí)部與虛部均隨頻率的升高而降低，表現(xiàn)出頻散特性；由于土中水及帶電離子數(shù)量的影響，高嶺土復(fù)介電常數(shù)實(shí)部與虛部值隨含水量和粒徑的增大而增大。含水量和粒徑對(duì)高嶺土介電常數(shù)的影響機(jī)理主要如下：水是強(qiáng)極性分子，而高嶺土是弱極性分子，水的介電常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高嶺土，因此含水量增大時(shí)土體復(fù)介電常數(shù)實(shí)部增大；含水量的增加，由水引起的極化損耗也變大，因此土體復(fù)介電常數(shù)虛部

4、隨著含水量的增大而增大；而顆粒大小對(duì)復(fù)介電常數(shù)的影響主要表現(xiàn)在兩方面，一個(gè)是對(duì)干密度的影響，另一個(gè)是對(duì)土中水存在形式（自由水和結(jié)合水）的影響。高嶺土電化學(xué)阻抗譜的等效電路擬合結(jié)果表明：不同變量下高嶺土電化學(xué)阻抗譜均呈現(xiàn)出準(zhǔn)Randles電路模型。當(dāng)粒徑相同時(shí)，隨含水量增大溶液電阻Rs和擴(kuò)散阻抗Rt呈減小趨勢(shì)，內(nèi)部雙電層CPE-T則呈增大趨勢(shì)；當(dāng)含水量一定時(shí)，隨粒徑的減小溶液電阻Rs、內(nèi)部雙電層CPE-T呈增大趨勢(shì)，擴(kuò)散阻抗Rt則呈現(xiàn)減小

5、趨勢(shì)；含水量改變了高嶺土中孔隙環(huán)境的連通性和導(dǎo)電性等，而粒徑大小則影響了高嶺土的孔隙比和比表面積，導(dǎo)致土顆粒表面帶電量不同，引起了高嶺土的電化學(xué)性質(zhì)差異。⑶對(duì)比分析研究高嶺土力學(xué)參數(shù)與電學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系規(guī)律，可以發(fā)現(xiàn)：相同粒徑下，高嶺土中雙電層電容在很大程度上決定了高嶺土黏聚力的大小，繼而影響到高嶺土的抗剪強(qiáng)度，雙電層電容與黏聚力有較好的線性相關(guān)關(guān)系；等效電路中的溶液電阻與復(fù)介電常數(shù)電導(dǎo)率、固定頻率下介電常數(shù)與雙電層電容均呈現(xiàn)較好的線性