2种离子固化剂改善黄土抗剪强度和抗渗性的研究

为了探讨CONAID和LUKANG 2种离子固化剂的固土性能及其影响因素,对不同固化剂掺量、养护龄期、压实度和含水率的固化黄土进行了直剪试验和渗透试验.研究结果表明:随着固化荆掺量、养护龄期和压实度增大,2种固化土的内摩擦角和黏聚力呈上升趋势,渗透系数呈下降趋势,且规律比较接近.其中LUKANG固化剂对黄土抗剪强度和抗渗性的改善效果优于CONAID固化荆.建议在施工过程中选用LUKANG固化剂,掺量宜取0.01%.为了达到更好的抗剪和抗渗效果,应尽量延长固化土的养护龄期,增加压实度.     

养护龄期对粉煤灰改良氯盐渍土强度特性的影响分析

通过常规三轴抗剪强度试验,研究分析了采用粉煤灰改良氯盐渍土时,养护龄期（0 d,7 d,14 d,28 d）对剪切强度的影响效果,提出了强度变化的时间效应概念。研究结果表明：粉煤灰改良氯盐渍土的抗剪强度随着养护龄期的延长而逐渐增加;随着养护时间的发展,黏聚力变化趋势为先减小,再逐渐增加,内摩擦角的变化趋势为增加-减小-增加,且后期变化幅度不大。进一步说明了利用粉煤灰改良氯盐渍土工程特性的可行性。     

EN—1对砒砂岩固化土抗剪强度特征的影响

通过直剪试验,对添加EN—1后不同EN—1掺量、养护龄期、压实度和含水率的砒砂岩固化土的凝聚力和内摩擦角进行了测定。结果表明：在试验设计的EN—1掺量、养护龄期、压实度和含水率处理条件下,添加EN—1后,随EN—1掺量的增大和养护龄期的延长,砒砂岩固化土的抗剪强度较素土有不同程度的增大,当EN—1掺量为0.20%和养护龄期为30d时,其抗剪强度最大。添加EN—1后,砒砂岩固化土的抗剪强度随压实度的增大和含水率的减小而增大。因此,在砒砂岩地区实际应用EN—1固土护坡时,为使EN—1固化土具有良好的抗剪强度并满足工程需要,建议EN—1掺量为0.20%,养护龄期在7~15d之间,压实度大于95%,含水率略低于最优含水率为宜。     

冻融循环下红色砒砂岩水泥土力学性能试验研究

为实现砒砂岩作为一种自然资源的潜在利用价值,提高砒砂岩有效利用,将鄂尔多斯市准格尔旗的红色砒砂岩加入不同掺量水泥制成砒砂岩水泥土,进行不同围压、不同冻融循环次数条件下的不固结不排水三轴试验,得到了砒砂岩水泥土的各力学参数的变化规律,并通过超景深三维显微镜对砒砂岩水泥土的细观结构进行观测.结果表明:砒砂岩水泥土的应力-应变曲线呈应变软化趋势,随水泥掺量的增加其黏聚力和内摩擦角呈线性增长的趋势.砒砂岩水泥土的内摩擦角受冻融循环影响较小,而黏聚力受冻融循环影响较大.水泥掺量越多,砒砂岩水泥土的抗冻性越好,但其脆性特征越明显.对细观结构的观测进一步验证了冻融使得低掺量水泥的固化土细观结构发生较大改变,导致内部空隙增大,而水泥土随水泥掺量的增加其内部结构更加致密,从而提高了水泥土的抗冻性.     

水泥掺量和龄期对渠道水泥土垫层抗拉强度的影响规律

水泥土作为一种土体加固改良技术,已得到广泛应用,但目前对影响水泥土抗裂能力的抗拉强度研究相对较少。以新疆伊犁一水电站引水渠道防渗垫层工程为对象,开展了伊犁黄土中掺水泥形成的水泥土单轴拉伸试验,并与素土抗拉强度对比,探讨水泥掺量、养护龄期对水泥土抗拉强度、极限拉应变的影响规律,提出了综合考虑水泥掺量、养护龄期的水泥土抗拉强度计算公式。同时,开展了水泥土的渗透试验,研究了水泥土的渗透特性规律。试验发现,水泥土的抗拉强度随水泥掺量的增加和养护龄期的增长而增大,且成型后7~14 d抗拉强度增大较为明显;水泥掺量为10%时水泥土的抗拉强度随水泥掺量的增大而增大的比率较大,大于10%后则增量趋缓;水泥土极限拉应变集中在1.6%~3.7%;养护条件对水泥土的抗渗能力影响很大。     

镁渣对C30混凝土干燥收缩的作用效应研究

针对镁渣利用率低,现代混凝土尺寸稳定性要求高的问题,考虑利用镁渣水化后的体积膨胀性补偿混凝土的收缩变形,以镁渣取代率为主要因素,运用无约束收缩变形的非接触法和接触法实验研究镁渣对混凝土早龄期(3d)以及长期(180d)干燥收缩的影响,揭示作用规律,探讨作用机理,为镁渣的资源化利用提供新的科学依据,混凝土尺寸稳定性的提高提供一条经济有效的措施。研究表明：混凝土的干燥收缩随镁渣取代率的增大而减小,干燥收缩的发展与水泥的水化进程基本一致;混凝土的早龄期干缩变形占总干缩变形的比重较大,减小混凝土干燥收缩变形的重点在早期;镁渣能显著减小混凝土的干燥收缩,在取代率不大于25%时,混凝土的干燥变形一直处于收缩状态,无膨胀现象。     

稻壳灰对水泥基及混凝土性能影响的试验研究

通过对不同粉磨时间、不同掺量稻壳灰(RHA)水泥基试样需水量、凝结时间和水泥胶砂强度的测试,讨论了RHA掺量及粉磨时间对水泥需水量、凝结时间的影响。结果表明,掺加RHA会增大水泥需水量,延长水泥初凝、终凝时间,当稻壳灰粉磨时间为45 min,掺量为10%时,对水泥浆的需水量和凝结时间影响不大。通过研究稻壳灰活性确定了稻壳灰粉最佳磨时间为45 min,RHA、RHA/粉煤灰(FA)部分取代水泥后,混凝土7和28 d抗压强度与基准组相比均有所下降,56 d抗压强度得到提高,其中复掺10%RHA/5%FA效果最优,较基准混凝土抗压强度提高19%。采用RCM法和电通量法研究了RHA对混凝土抗氯离子渗透性能的影响,结果表明,掺10%RHA/15%FA后混凝土抗氯离子渗透性能得到改善,抗氯离子渗透性能排列顺序为:R10F15F25JZ。     

阿拉善非耕地日光温室后墙土承载能力试验研究

为确定内蒙古阿拉善非耕地日光温室后墙砂性土及外加材料改良土的承载能力,通过正交试验的方法,对改良土样进行抗剪强度、抗压强度测试。对温室后墙实际需要的承载能力进行计算与分析,选择一种既能保证温室安全性且投入最少的材料组合方式。研究表明:随着水泥、固化剂添加量的增加,土样的抗剪强度、抗压强度逐步提升;水泥含量由1%提升到3%性能提高率最大,内摩擦角提高20%以上,黏聚力提高60%以上,抗压强度提高76.09%以上;3%水泥的两种组合掺入1%的固化剂能够保证温室的安全性且以较少的投入得到性能的大幅提升。该研究可为同类土质条件日光温室的建造提供借鉴。     

渠道土壤含水率的时空变化及渗漏模拟研究

【目的】探明渠道土壤含水率的时空变化及不同水深条件下渠道渗漏规律。【方法】采用恒水位静水试验,试验设置8个入渗水头,分析渠道土壤含水率的时空变化规律及不同水深、质地条件下渠道的累积入渗量及入渗速率的变化规律。基于田间层状土壤条件下开展的渠道渗漏试验,建立了二维空间上饱和-非饱和有压水头的土壤水分入渗模型,采用HYDRUS-2D软件对试验渠道及均质粉土、粉壤土的渠道进行模拟。【结果】①当土壤剖面存在分层界面时,临界面对水分入渗具有缓阻作用,分层界面底部达到饱和含水率的时间相应增长。到达一定时间后,缓阻现象消失,水分通过分层界面后,入渗呈线性均匀的变化。②利用HYDRUS-2D软件对试验渠道的水分入渗速率及累积入渗量进行模拟,经实测数据验证,试验模拟效果较好,用于渠道渗漏评价入渗速率和累积入渗量是可行的。随着渠道水深的增大,入渗速率增大,累积入渗量的变化越大。渠道水深与土壤水势梯度正相关,因而与渗漏通量正相关。③渠道土质越黏重,土粒间孔隙就越小,水流渗漏的阻力越大,水力传导度越小,土壤持水能力越大,渠道的渗漏损失越小。【结论】HYDRUS-2D软件可较好的模拟复杂条件下渠道渗漏规律,土壤的层状性对水分入渗具有缓阻现象,灌区改造优选黏性土壤可减小土壤水分入渗。     

宁夏季冻区骨干输水衬砌渠道冻害调查与原因分析

【目的】总结宁夏骨干输水衬砌渠道冻害现状,分析造成渠道冻害问题频发的主要原因。【方法】在对宁夏引黄灌区骨干渠道深入调研的基础上,总结冻害现状及特征规律,量化分析了不同影响因素对冻害影响程度。【结果】梯形断面主要发生错台、整体脱空、滑塌及开裂,弧底梯形断面主要发生坡脚、渠底开裂以及错台,弧形坡脚梯形断面主要发生坡脚开裂以及拱起破坏;渠道不同位置处的最大冻融深度随着地下水位埋深的增大而增大,地下水位埋深对最大冻融深影响的敏感程度顺序为:渠顶>1/2渠坡>渠底;各月平均地面冻深呈现阴坡>渠底>阳坡,冻结速率阴坡最大,阳坡与渠底冻结速率大小不一;东西走向阴坡冻深为阳坡的1.3～2.4倍不等,渠底位置冻深最大,阴坡坡脚次之;南北走向阴坡坡脚冻深为阳坡的1.1～2.0倍不等,渠底位置处冻深最小;不同结构型式对冻胀量不均匀程度影响:梯形>弧形坡脚梯形>弧底梯形渠道。【结论】破解宁夏引黄灌区骨干渠道冻害破坏严重的问题,仍需从解决高地下水位影响、混凝土材料性能提升、纵缝设置不规范突出问题出发,开展符合区域实际特点的滤透式衬砌结构优化研究,混凝土干湿、冻融、盐渍化交互影...     

纳米二氧化硅对活性粉末混凝土力学性能影响的试验研究

活性粉末混凝土（RPC）是一种具有超高力学性能的新型水泥基复合材料,根据最大密实度理论配制而成。纳米SiO2比RPC中各成分的粒径都小,不但可以进一步物理填充其微小空隙,而且具有很高的火山灰活性。通过考虑水胶比、硅灰掺量、矿渣掺量三个因素,采用L9（3^4）正交设计,确定出RPC的基准配合比,再添加不同掺量的纳米SiO2,通过分析7d和28d的强度值,发现当纳米SiO2的掺量为0．5％～1％时,提高了RPC的抗折强度、抗压强度和劈拉强度。同时结合电镜扫描,发现纳米SiO2使水泥基体水化反应更加充分,并且改善了界面结构,降低了浆体的结构缺陷,从微观方面说明了纳米SiO2提高其力学性能的机理。     

不同改良剂对红壤土水特征曲线及吸附强度的影响

【目的】向边坡土壤内加入改良剂会对土体水分产生较大影响,揭示此过程中土水特征曲线及吸附强度的变化规律可为采用改良剂进行边坡治理提供依据。【方法】通过测定不同配比的糯米胶、木纤维、糯米胶/木纤维混施的红壤土的基质吸力ψ和体积含水率θv,绘制土水特征曲线并分析典型特征参数变化;采用直剪试验测定不同改良剂红壤饱和状态的内摩擦角φ,结合Fredlund双应力变量抗剪强度理论,分析不同改良剂对红壤吸附强度τ_ψ的影响。【结果】(1)糯米胶和木纤维能提高土体饱和含水率θs,混合改良剂反之;糯米胶和混合改良剂会降低土水特征曲线的残余含水率θr,木纤维只有在较低或较高掺量时才会降低残余含水率,反之增高;3种改良剂均能提高土水特征曲线的进气值ψa,混合改良剂>糯米胶>木纤维;糯米胶会降低土水特征曲线的残余值ψr,木纤维反而增加残余值,混合改良剂介于二者之间且高于素土;糯米胶的土水特征曲线斜率|k|最大,其次是混合改良剂和木纤维。(2)不同改良剂红壤随θv降低,ψ增加,吸附强度τ_ψ增大,抗剪强度随ψ增加的速率减小。在23.73%～30.76%体积含水率...     

鄂尔多斯红色砒砂岩干湿循环作用下力学性能试验研究

为了分析鄂尔多斯市准格尔旗不同粒径砒砂岩的力学性能,进行不同干湿循环次数试验,得到了砒砂岩收缩变形和强度特性的变化规律.结果表明:<2.00 mm(原状砒砂岩)试样在3次干湿循环后收缩变化最大;0.50~1.00 mm试样一直缓慢收缩沉积;0.25~0.50 mm和<0.25 mm试样在第3次循环后土体的密实度达到最强.在此基础上,利用直剪仪测定其抗剪强度.在相同的垂直荷载下,发现<2.00 mm试样随着循环次数的增大,1~3次循环的过程中抗剪强度增加最大,之后小幅度增加;0.50~1.00 mm试样随循环次数的增加呈现出缓慢增长的趋势;0.25~0.50 mm和<0.25 mm试样随着循环次数的增加而先略有降低,之后稍有增加并逐渐保持稳定.砒砂岩内摩擦角变化,<2.00 mm和0.50~1.00 mm粒径随干湿循环次数增加而递增;而0.25~0.50 mm和<0.25 mm粒径内摩擦角几乎不变化.黏聚力变化,<2.00 mm 和0.50~1.00 mm试样呈现出先增大逐渐平缓的趋势;0.25~0.50 mm和<0.25 mm试样呈现先减小随后小幅度增大的趋势.     

磷肥品种与土壤磷素活化系数对栗钙土磷素淋溶的影响

【目的】探究磷肥品种与土壤磷素活化系数(PAC)对栗钙土磷素淋溶的影响。【方法】采集栗钙土农田2种PAC差异较大的土壤,采用土柱模拟试验,研究了施用含P2O5为160 kg/hm2的过磷酸钙(MCP)、磷酸一铵(MAP)、磷酸二铵(DAP)对土壤渗漏液的总磷(TP)、可溶性磷(TDP)动态变化以及淋失量的影响。【结果】栗钙土中存在超过40 cm土层的磷肥淋溶损失,PAC为7.72%的土壤淋溶液初始TP质量分数是PAC为0.86%的土壤的1.91倍;TDP是栗钙土磷淋溶的主要形式,占TP的68.8%～82.9%;PAC较高的土壤施用磷肥显著增加磷素淋溶损失,且磷素淋溶损失量显著高于PAC较低的土壤;PAC较高的土壤中DAP的磷肥淋溶损失显著高于MAP和MCP处理,各磷肥淋溶量不足施磷量的2%。【结论】PAC较高的土壤施用磷肥存在较高的磷淋溶风险,DAP处理在栗钙土中的磷素淋溶损失最大。     

不同密度砒砂岩风化物坡面水蚀机理试验研究

为研究砒砂岩风化物坡面水蚀机理,以期对鄂尔多斯水土流失治理提供数据参考,采用降雨模拟系统进行不同雨强、不同密度下降雨侵蚀试验,用直剪仪测得密度为1.7 g/cm³砒砂岩风化物的黏聚力和内摩擦角,揭示了各密度坡面入渗产流及侵蚀特点的成因.结果表明:密度为1.7 g/cm³的坡面稳渗率随雨强的增大而增大;对于1.5 g/cm³的坡面侵蚀量对入渗速率的敏感率最高,1.6 g/cm³的坡面侵蚀量对累积入渗深度的敏感率最高,而1.7 g/cm³的坡面侵蚀量对产流量的敏感率最高;抗剪强度和侵蚀量的时程曲线呈负相关并有一定的对应性.从直剪试验和敏感度分析的角度均表明造成1.7 g/cm³坡面侵蚀的主因是水流冲刷.     

膨胀土干湿循环自然胀缩下土壤水分特征三维曲线研究

【目的】建立了自然胀缩下膨胀土的土壤水分特征三维曲线并探究其拟合参数的变化规律。【方法】利用thermo-TDR探针和土壤水势探针,在测定土壤水分特征曲线的过程中考虑膨胀土体积质量动态变化,得到3种不同质地的膨胀土在3个干湿交替周期中土壤水分特征三维曲线的变化规律。【结果】发现热脉冲探针原位间距校正法能有效提高土壤体积质量的测定准确度,校正后RE由总体10%～40%的偏差降低为总体远小于10%,RMSE经校正后总体由0.3～0.4g/cm³降低为远小于0.1g/cm³;引入收缩率这一体积质量参数改进van Genuchten模型,得到较好的土壤水分特征三维曲线拟合结果;随着土壤干湿循环次数增加,模型参数α和n值不断减小,在脱湿过程中,含水率对体积质量和吸力变化的影响在不断削弱;随黏粒量的增大,α和n值呈减小趋势,且改进后的van Genuchten模型拟合效果更好。【结论】原位探针间距校正法对强胀缩土壤的测定准确度提升效果显著,建立考虑体积质量的土壤水分特征三维曲线能更真实描述土壤水分与水势间的关系。     

秸秆移除对西南山丘区紫色土抗侵蚀能力的影响

【目的】研究不同秸秆移除率对西南山丘区紫色土抗侵蚀能力的影响。【方法】在四川省简阳市进行大田试验,选定5个表征土壤抗侵蚀能力的参数进行测量。试验共设置5个不同梯度的秸秆移除率,依次为100%、75%、50%、25%、0%,并随种植时间进行冬油菜―夏玉米秸秆的移除,测定了土壤质量含水率、干体积质量、水稳性团聚体质量分数、几何平均直径、饱和导水率这5个参数。【结果】表层0～10cm土层的质量含水率在不同移除率间差异性显著,25%移除率在所有处理中最大。不同移除率干体积质量均随时间减小的趋势,0～5 cm内干体积质量降幅随移除率的减小依次为5.5%、4.6%、2.1%、-5.2%、0.4%,5～10cm内降幅依次为2.4%、5.0%、4.2%、0.8%、5.4%。25%移除率下的水稳性团聚体质量分数在5组处理中最大,在4次取样时分别为76.5%、81.2%、74.6%、76.8%。移除率为75%、50%、25%时团聚体的几何平均直径随时间增大,而移除率100%时显著下降,降幅随时间依次为31.2%、14.7%、-42.0%。移除率0%时土壤饱和导水率高达61.1 mm/min,与其余移除率间差异性显著。【结论】25%秸秆移除率能提高西南山丘区紫色土抗蚀抗冲能力,土壤持水透气性增强,表面板结固化现象减少,同时团聚体结构得到改善,能在一定程度上缓解水土流失现象,而100%移除率会使紫色土抗蚀能力减弱,更易遭受侵蚀,造成土壤进一步退化。研究成果为我国西南山丘区紫色土耕地进行田间秸秆的移除提供了参考,确定了一个最佳移除比例。