重金属污染物侵入对岩石力学性能影响的研究.pdf

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1、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ工程地质学报１００４－９６６５／２０１５／２３（５）０９１００８ＤＯＩ：１０．１３５４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｅｇ．２０１５．０５．０１２重金属污染物侵入对岩石力学性能影响的研究①②①程峰王星华（①中国有色桂林矿产地质研究院有限公司桂林５４１００４）（②中南大学土木工程学院长沙４１００７５）摘要通过抗剪强度试验、风化耐久性强度试验、耐崩解试验、点荷载试验，对受重金属污染的泥岩、页岩、砂岩的力学强度变化特性进行了研究，并根据试验结果绘制了３种岩石抗压强度与重金属含量的关系曲线，采用线性回归法分

2、析了岩石抗压强度与重金属质量比的相关关系。研究结果表明：在岩性、含水量、试验条件等相同的条件下，３种重金属污染岩石的力学强度都随着重金属污染物含量的增加而减小；重金属污染的泥岩、砂岩和页岩的单轴抗压强度与重金属质量比关系分别呈幂函数（泥岩、砂岩）、对数函数（页岩）关系，关系分化度为较显著－显著负相关。根据Ｗｅｉｂｕｌｌ分布定律与对流－扩散特性建立了重金属污染物侵入与延伸性能方程，并对泥岩试验结果进行了计算，绘制了侵入性能、延伸性能与时间的关系曲线。结果表２＋２＋２＋２＋明：４种金属元素在泥岩中平均侵入性能与延伸性能的大小顺序为Ｃｄ＞Ｐｂ＞Ｃｕ＞Ｚ

3、ｎ，且元素活性越大，侵入能力与延伸能力越强，侵入性能随着时间变化而逐渐减小，延伸性能随时间变化而逐渐增加。关键词重金属污染岩石质量比力学强度试验相关关系中图分类号：ＴＵ４４１文献标识码：ＡＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹＳＴＵＤＹＯＮＥＦＦＥＣＴＳＯＦＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＢＥＨＡＶＩＯＲＯＦＲＯＣＫＳＤＵＥＴＯＩＮＶＡＳＩＯＮＯＦＨＥＡＶＹＭＥＴＡＬＰＯＬＬＵＴＡＮＴＳ①②①ＣＨＥＮＧＦｅｎｇＷＡＮＧＸｉｎｇｈｕａ（①ＣｈｉｎａＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌ（Ｇｕｉｌｉｎ）ＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＭｉｎｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｇｕｉｌｉｎ５４１００４）（②Ｓｃｈｏ

4、ｏｌｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７５）ＡｂｓｔｒａｃｔＭｕｄｓｔｏｎｅ，ｓｈａｌｅａｎｄｓａｎｄｓｔｏｎｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｗｉｔｈｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｗｉｔｈｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈｔｅｓｔ，ｅｎｄｕｒａｎｃｅｓｔｒｅｎｇｔｈｔｅｓｔ，ｒｅｓｉｓｔａｎｔｔｏｄｉｓｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｔｅｓｔａｎｄｐｏｉｎｔｌｏａｄｉｎｇｔｅｓｔ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ

5、ｃｕｒｖｅｓｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｈｅａｖｙｍｅｔａｌｃｏｎｔｅｎｔａｒｅｄｒａｗｎ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｒｏｃｋａｎｄｍａｓｓｒａｔｉｏｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｓａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈｌｉｎｅａｒｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｒｏｃｋｓｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｃｏｎｔ

6、ｅｎｔｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｓｕｃｈａｓｌｉｔｈｏｌｏｇｙ，ｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ，ａｎｄｔｅｓｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｕｎｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｍａｓｓｒａｔｉｏｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｓａｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎｆｏｒｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｍｕｄｓｔｏｎｅａｎｄｓａｎｄｓｔｏｎｅａｎｄｐｏｗｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｆｏｒｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｈａｌｅ．Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｏｆｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｉｓａｍｏ

7、ｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｏｒｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｎｅｇａｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ．ＴｈｅｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆｉｎｔｒｕｓｉｏｎａｎｄｅｘｔｅｎｓｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇＷｅｉｂｕｌｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌａｗａｎｄｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎｄｉｆｆｕｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍｕｄｓｔｏｎｅａｒｅ收稿日期：２０１４－０５－２０；收到修改稿日期：２０１４－１０－２７．基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金项目（２０１２０１６２１１００２３

8、），湖南省科技厅重点支持项目（０４ＳＫ２００８）资助．第一作者简介：程峰（１９８２－），男，博士，高级工程师，从事环境岩土工程研究工作．