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咸淡水混合对珊瑚砂溶蚀及渗透特性影响试验研究

赵孝伟  
【摘要】:珊瑚砂是在热带海洋环境中存在的一种特殊的岩土介质,主要化学成分为碳酸钙,也称为钙质砂。珊瑚砂通常由珊瑚、海藻、贝类等海洋生物遗骸经过漫长的地质等作用形成,由于特殊的物理、化学和生物等作用,珊瑚砂具有多孔隙发育、高压缩性、颗粒易破碎、易胶结、结构性强等特点,这使得珊瑚砂的物理力学及化学性质尤其是渗透性质区别于一般的陆源砂。珊瑚砂是岛礁的主要组成成分,岛礁淡水资源缺乏,富集于珊瑚砂层中的淡水体是唯一的淡水资源,珊瑚砂的渗透特性是影响淡水体形成及变化的重要因素,而珊瑚砂在长期的不同盐度的水岩作用下的渗透特性发生一定的改变,这对于岛礁的工程建设及淡水体的形成具有非常重要的影响。本文对采自某岛礁的珊瑚砂试样进行初步的试验研究。首先对珊瑚砂样的粒径及颗粒成分进行分析,并用三种不同盐度的溶液作为溶滤液,各循环溶蚀一个500g珊瑚砂柱,定时取水样进行阴阳离子测试,用PHREEQC对溶蚀试验过程进行模拟,并与试验后的砂样的XRD测试结果对照,定性定量分析反应过程中的主要地球化学作用及溶液成分变化;设置批量震荡试验,进一步明确不同盐度对溶蚀作用的影响,以确定溶蚀作用最强的盐度范围;采用常水头渗透装置,测试经过不同的溶蚀作用后珊瑚砂的渗透特性变化,阐明溶蚀作用对珊瑚砂的渗透特性的影响。通过室内溶蚀试验得出,溶液中各离子浓度增加,在水质比2:1的试验条件下,淡水体中Ca~(2+)、Mg~(2+)达到40mg/L,SO_4~(2-)达到100mg/L;通过PHREEQC模拟得出不同盐度条件的水岩相互作用主要包括溶解、沉淀、阳离子交换作用,随溶液盐浓度升高溶解作用越来越强烈,方解石溶解,且溶解量随盐浓度增加而增多,离子交换作用也越来越强烈;通过室内震荡试验设置水质比为2:1的条件下得出,盐度在0.2~0.25mol/L之间溶蚀作用最强烈;通过常水头渗透试验得出,不同盐度条件的水岩作用改变了砂样的渗透特性,珊瑚砂渗透性增加;以上研究为建立岛礁淡水体模拟的渗透参数变化和水化学反应提供参考,为岛礁工程的地基稳定建设提供重要参考依据。


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