三峡库岸红层土体饱水失水过程中水土化学作用研究

彭三曦^1,2，单慧媚^3,4，梁和成¹，蔡鹤生¹，李义连¹

1. 中国地质大学(武汉)环境学院2. 桂林理工大学地球科学学院3. 桂林理工大学广西环境污染控制理论与技术重点实验室4. 桂林理工大学岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心

摘 要：三峡库区水位波动下,岸坡广泛分布的红层土体长期处于"饱和-失水-再饱和"过程,边坡稳定性受到显著影响,其中复杂的水土化学作用被认为是引起土体结构和力学变化的关键因素。选取石榴树包滑坡红层土体为研究对象,设计反复饱水-失水试验,分析水、土化学成分和土体矿物组成变化特征,结合热力学模拟,揭示其反复饱水-失水过程中水土化学作用规律。结果发现:饱水-失水过程显著影响库岸边坡水土化学作用,饱水过程主要发生方解石矿物溶解,该作用随着饱水-失水过程次数的增加而增强;其次该过程发生阳离子交换,以溶液中Ca²⁺、Mg²⁺置换出红层土体中Na⁺,溶液中K⁺置换出红层土体中Mg²⁺反应为主,其中Ca²⁺与Na⁺的交换反应随饱水-失水过程次数的增加而减弱。

关键词：红层土体;饱水-失水过程;热力学模拟;水土化学作用;