有机质和电解质对黄河三角洲沉积物团聚体稳定性的影响研究

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土体的稳定性是土体结构性质的综合体现,土体结构性质又在很大程度上取决于小粒级的单粒矿物和由它们形成的聚合体的性质。团聚体作为土体的基本结构单元,它的粒径分布和稳定性在一定程度上能够反映土体的工程地质性质。黄河三角洲的沉积物地处海陆交界面处,是河水和海水在此处交汇导致水动力条件改变而沉积下来的一类土体,同内陆土壤相比较,具有盐度高、有机质种类复杂的特性。多糖作为一种有机质,对于团聚体的形成及稳定性具有重要的影响,但目前国内外关于沉积物中多糖含量测定的报道较少。本论文通过一系列的实验分析了黄河三角洲沉积物的基本理化性质,建立了测定沉积物中多糖的方法,研究了具有代表性的电解质和有机质对沉积物团聚体粒径分布的影响规律,并以此来表征团聚体的团聚效果,再结合沉积物的水稳定性和机械稳定性共同反映各因素对沉积物稳定性的作用机制。其中电解质选取NaCl、CaCl2、FeCl3,有机质中的多糖、蛋白质、腐殖质分别用淀粉、蛋白胨、胡敏酸表示,并重点研究了CaCl2和淀粉对团聚体的团聚作用,得出以下主要结论:1黄河三角洲沉积物偏弱碱性,呈现出明显的粉土性质,易溶盐含量较内陆土壤高。通过选择优化实验条件及引入沉积物空白样品,建立了苯酚-硫酸法来测定黄河口沉积物中的多糖。经测定,黄河口沉积物中的多糖平均含量为0.1%,相对标准偏差为2.79%;2电解质对沉积物团聚体的团聚效果呈现出一定的规律:以NaCl、CaCl2、FeCl3为代表的电解质随着电荷量的增大,均表现为0.050.01mm范围内团聚体含量的上升,0.0750.05mm和0.0050.002mm范围内团聚体含量的降低,其中FeCl3的团聚效果最强,NaCl的团聚效果最弱;随着电解质加入量的增大,电荷量对团聚体的作用逐渐减弱,离子自身性质对团聚体所起到的作用逐渐凸显。Ca2+: Na+和Fe3+:Na+对于团聚体的团聚作用总体好于单因素作用时的团聚效果;3有机质对沉积物团聚体的团聚效果同电解质相似,均表现为随着有机质加入量的增多0.050.01mm范围内团聚体含量上升,0.0750.05mm和0.0050.002mm范围内团聚体含量降低,不同之处为<0.01mm粒径范围内的团聚体含量较电解质明显减少,且呈现出与电解质作用相反的规律。淀粉和胡敏酸对沉积物团聚体的粒径分布影响较蛋白质显著;4以CaCl2为代表的电解质和以淀粉为代表的有机质的共同作用与单因素作用时对团聚体团聚的影响规律相同,但效果比后者更显著;5电解质和有机质对沉积物的稳定性有重要影响,表现为沉积物水稳定性和机械稳定性的增加。0.05mm0.01mm间的团聚体含量的增大可明显增强沉积物团聚体的水稳定性和机械稳定性,两者之间存在一定的正相关作用。
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