西北地区盐渍土盐胀特性研究进展与思考

介绍了西北地区盐渍土分布及其工程特性,回顾对西北地区盐渍土工程特性研究的历程和主要研究内容,分析了盐渍土盐胀的机理研究、影响因素研究,盐胀试验方法,盐胀危害防治方法研究的现状和进展。指出我国对西北地区盐渍土盐胀工程特性的研究主要集中在河西走廊、新疆及青海的局部区域,主要采用配土和配盐的方式制作实验土样,以室内实验研究为主。部分研究认为盐胀与含盐量(主要是硫酸盐)、温度、土中含水量、土体密度及其他因素相关,并采用多元非线性回归数学方法,初步模拟主要影响因素与盐胀率的相互关系式和综合因素作用下的盐胀率公式。分析表明,对西北地区盐渍土盐胀研究尚缺系统性,研究范围需要进一步扩大,对盐胀的室内外实验方法标准、盐胀的影响因素、特别是盐渍土的级配影响、起胀边界阀值、盐渍土本构方程、盐胀模型及其的工程验证、盐胀危害防治技术的时效性等仍需要开展细致而深入的研究。     

基于水分和原位电导率的西宁盆地盐渍土含盐量估算模型

为了探讨西宁盆地黄土状盐渍土导电特性与土体本身含水率和含盐量之间的关系,该文在土体洗盐试验基础上,测得了不同含水率和含盐量条件下黄土状盐渍土电导率,分析了土体电导率与含水率、含盐量之间的相互关系和作用机理;在此基础上,建立了土体电导率与含水率、含盐量之间的多元回归模型。结果表明,在土体含盐量一定条件下随着土体含水率增加土体电导率呈逐渐增大的变化趋势,且二者之间符合幂函数关系;土体含盐量愈高条件下土体含水率增加对电导率的影响则愈为显著。在土体含水率一定的条件下,土体电导率随着含盐量增加呈逐渐增大的变化趋势,且二者之间符合线性函数关系;当土体含水率相对较高时,含盐量增加对电导率的影响程度亦较为显著。对建立的区内黄土状盐渍土电导率与含水率、含盐量之间的多元回归模型(R2=0.995)进行验证,相对误差在10%之内,表明模型可有效确定含水率大于5%且小于25%(?5.52%)及含盐量为0.18%～2.18%条件下黄土状盐渍土的含盐量。研究成果对研究区及其周边地区黄土状盐渍土其盐渍化程度划分、工程地质特性评价,以及土体盐渍化等地质灾害现象的科学防治具有理论研究价值和工程指导意义。     

基于NMR技术的盐渍化冻融土壤未冻水及孔隙水含量试验研究

为探讨盐渍化土壤在冻融过程中孔隙水及未冻水含量的变化规律,运用核磁共振仪(NMR)测定了不同盐渍土与不同NaCl饱和试样的孔隙水及未冻水含量,同时研究了不同土质对冻结过程中未冻水含量的影响,分析了冻融过程中的滞后现象。试验设置8个处理,即轻度盐渍化粉砂壤土、中度盐渍化壤土2种土壤类型和蒸馏水、0.2%、0.6%、1.0%NaCl 4种溶液。结果表明:(1)在盐渍土冻结过程中,大孔隙降幅速率小孔隙降幅速率,而盐渍土的融解先从小孔隙开始。(2)无论是轻度盐渍土还是中度盐渍土,1.0%NaCl饱和溶液的未冻水含量最大。饱和溶液为1.0%NaCl的中度盐渍土在冻融过程中出现二次突变,其二次突变温度点不一样,融解时二次突变温度高于冻结时二次突变温度。(3)比较不同土质对冻融过程中未冻水含量可知,壤土未冻水含量粉砂壤土未冻水含量。在冻融过程中,结合T_2分布曲线可知,孔隙水的减少先从大孔隙开始,孔隙水的增多先从小孔隙开始;NaCl饱和溶液的浓度越高,其未冻水含量越大,冻结温度越低;不同土质对土壤未冻水含量有所影响,壤土的未冻水含量明显高于粉砂壤土的未冻水含量;盐渍土壤在冻结和融化过程中存在滞后现象,在冻融过程中的滞后现象明显区间,随浓度的增大,所处的温度范围有降低趋势。     

土体冻结过程中基质势与水分迁移及冻胀的关系

土体冻结过程中不同位置液态水的能量差引起了水分迁移与重分布,进而引发冻胀,关于势能差驱动下的冻土水分迁移问题一直由于技术手段的匮乏而没有完全解决。利用新近推出的可用于冻土水热研究的p F meter基质势传感器与5TM水分传感器,实时监测研究饱和青藏红黏土单向冻结过程中基质势-液态含水率-温度-含冰量-水分迁移量-冻胀变形之间在时间、空间上的耦合变化关系。结果表明:土体温度场变化引起内部液态水相变,打破了原有的能量平衡,试验结束后12~14 cm土样高处含水率最高达到55%,靠近冻融交界面处(10 cm)的未冻区含水率减小至25.8%,水分整体向冷端发生迁移;土体冻胀的快慢及冻胀量大小与水分迁移速率及数量具有线性关系;试验后土体内总含水率的分布与分凝冰透镜体的分布一致,已冻区液态含水率的分布与温度梯度近似成线性关系,未冻区液态含水率的分布与水分的迁移量有关,与温度梯度无关。此外,温度场对水分场的变化具有诱导作用但二者并不同步,当冻结速率减小到一定程度时水分才开始迁移,第10小时后温度场趋于稳定而水分迁移并未停止。研究成果揭示了土体单向冻结过程中液态水、基质势、温度等物理参数的动态变化过程及内在联系,为冻胀机制的研究以及冻胀模型的建立提供了试验基础。     

盐渍土盐胀特性与机理研究进展

盐渍土地区土木工程的实施是国家经济进一步发展对特殊地域条件下基础设施建设的具体要求。盐渍土盐胀对修筑在盐渍土地区的许多建造物(如铁路、公路、水利设施、房屋建筑等)造成了危害。本文围绕国内外学者对盐渍土盐胀的研究成果,综述了盐渍土盐胀特性及其机理的研究进展,并对盐渍土水、盐、热的数学运移模型进行了概述。为了更充分地认识盐渍土盐胀规律,文章最后就盐渍土盐胀研究中亟待完善的问题进行了展望,提出了建立盐渍土水、盐、热、力四场耦合模型的建议。     

多因素影响下砒砂岩的融沉特性试验研究

[目的]探究融沉作用对砒砂岩结构改变,揭示砒砂岩冻融侵蚀机理。[方法]使用高低温交变湿热试验箱H/GDWJS-100L对砒砂岩进行不同含水率、不同冻结温度、不同干密度下的冻融试验。[结果]含水率低于11%的砒砂岩,冻胀量随着含水率的变化较小,含水率大于11%后冻胀量随着含水率的增加变化显著;在融化的过程中,砒砂岩存在起始融沉含水率在13%附近,当含水率大于起始融沉含水率发生融沉,否则发生融胀;砒砂岩融化时最大位移变化量与干密度有关,干密度1.80g/cm3对应试件的最大位移变化量最小;相同含水率、干密度条件下的砒砂岩融化时的最大位移变化量,随着冻结温度的降低而增大。[结论]冻融过程中砒砂岩的位移变化引起颗粒间的重新排列,使其孔隙特征发生变化,从而导致砒砂岩结构的改变。     

碳酸盐渍土的膨胀特性研究

在新疆省道201线克拉玛依—榆树沟段改建工程段采集土样,通过室内试验研究影响碳酸盐渍土膨胀的主要因素。首先讨论盐渍土地层的自然垂直分布对碳酸盐渍土膨胀特性的影响,得到膨胀率随土样深度的变化发生变化,在25—75cm时膨胀最为明显;考虑到季节变化和温度的影响,进行了碳酸盐渍土的多次冻融循环盐胀特性的研究,发现温度对碳酸盐渍土的膨胀特性影响很小。为了分析含盐量对碳酸盐渍土膨胀特性的影响,室内配制含盐量为0.5%,1.0%,1.5%,2.0%的土样进行膨胀试验,结果表明,含盐量从0.5%增加到2.0%时,其最大膨胀率从10.0%增加到22.5%。     

含盐量对亚硫酸盐渍土抗剪强度影响的试验

为探讨含盐量对盐渍土抗剪强度的影响,该研究对采自于青海柴达木盆地大柴旦盐湖地区的盐渍土进行了洗盐试验以获得素土试样;根据该区盐渍土类型及盐渍化程度,在洗盐后土体中分别加入不等量的无水硫酸钠(Na2SO4),以获得不同含盐量的人工配制硫酸盐渍土,并对上述不同含盐量的人工配制硫酸盐渍土开展室内直接剪切试验。试验结果表明,洗盐试验后土体中的易溶盐离子含量及p H值均显著低于洗盐前盐渍土;当土体密度和含水量分别为1.41 g/cm3和25.68%时,洗盐后土体粘聚力c值和内摩擦角φ值分别为14.8 k Pa和26.5°,均高于洗盐前盐渍土的粘聚力值(6.7 k Pa)和内摩擦角值(24.6°);不同含盐量梯度条件下的人工配制硫酸盐渍土的粘聚力和内摩擦角,随土体含盐量增加均表现出先减小后增加的变化特征。当含盐量由0.74%增至5.17%时,人工配制硫酸盐渍土粘聚力c值和内摩擦角φ值均呈逐渐减小的变化规律,当土体含盐量由5.17%增至14.17%时,人工配制硫酸盐渍土粘聚力c值和内摩擦角φ值均表现出增加的变化规律,且当含盐量为5.17%时,其粘聚力c值和内摩擦角φ值分别为8.3 k Pa和26.1°,均为最小值,即该值对应的含盐量值即为人工配制硫酸盐渍土的含盐量阈值。本项研究成果对于进一步探讨含盐量变化对盐渍土抗剪强度影响,及含盐量变化与盐渍土粘聚力和内摩擦角之间的关系等方面具有理论研究价值和实际意义。     

土壤含水率和含盐量对盐渍土甲烷吸收能力的影响

甲烷（CH4）是一种强效温室气体,准确认识特定类型土壤CH4源汇特征及影响因子调控作用,对于提升土壤CH4吸收潜力以减缓全球气候变化具有重要意义。该研究以盐渍土为研究对象,在土壤室内培养试验中,设置了3个土壤含水率处理,分别为田间持水率（Field Capacity,FC）的50%（50%FC）,75% FC和100% FC;并在每个含水率下设置了6个含盐量处理,电导率分别为0.3、1.0、2.0、3.2、4.9和6.2 dS/m,研究不同土壤含水率和含盐量条件下盐渍土CH4吸收特征。在田间测坑试验中,观测了0.3、1.0和5.0 dS/m 3种含盐量土壤的CH4吸收特征及其对水分动态的响应。室内土壤培养试验结果表明,100%FC下6种盐分水平土壤CH4累积吸收量分别是75%FC下的1.08～1.39倍和50%FC的1.27～1.72倍,表明在田间持水率范围内,含水率升高促进了土壤CH4吸收;在3种含水率下,土壤CH4累积吸收量均随着处理含盐量升高而降低,6.2 dS/m最高含盐量处理的CH4累积吸收量相比0.3 dS/m最低含盐量处理显著降低了42.6%、52.3%和55.1%;相比50%FC、100%FC含水率下高含盐量对土壤CH4吸收具有更强的抑制作用,土壤含水率和含盐量对CH4吸收的影响存在显著的交互作用。田间测坑试验在野外田间条件下进一步验证了室内培养试验的结果,试验观测期内所有含盐量处理土壤CH4吸收速率均与土壤含水率呈显著正相关关系（P<0.01）;1.0和5.0 dS/m含盐量处理的累积CH4吸收量分别为0.3 dS/m非盐渍土处理的82.6%和59.8%,高含盐量抑制了土壤对CH4的吸收。研究结果表明盐渍土是CH4的汇,并受到土壤含水率和含盐量显著影响,在盐渍土开发利用中应考虑通过合理的水盐调控以提高土壤CH4汇的能力。     

地下换热管土结构冻胀变形模拟

以地源热泵技术在农业节能领域中的应用为研究背景,针对地下换热管土结构冻胀变形问题开展数值模拟研究,基于孔隙增长率函数、冻土本构方程、含水量方程和相变传热理论建立数值模型,并结合试验验证该模型的有效性。利用模型对冻胀过程中岩土应力和管体变形特性进行分析,并考察管体降温速率（0.1、0.2、0.3℃/h）对上述2方面的影响。结果表明,岩土冻胀应力和管体变形程度均随冻结范围增大而增大,当冻结直径达到365 mm时,进水管流通面积减小约3.5%,出水管流通面积减小可超过4%,可见出水管的变形更为明显;冻结范围基本一致的情况下,换热管体缓慢降温可导致较大的岩土冻胀应力和出水管变形。     

天津市滨海盐碱地刺槐种植区水盐动态变化规律

[目的]通过对滨海地区盐碱土水盐动态变化规律的研究,为该地区的土壤利用以及植树造林提供科学依据。[方法]以天津大港地区刺槐林土壤为研究对象,研究不同土层的土壤水盐年份变化和盐分离子分布特征。[结果]试验地土壤全年含水量变化范围在11.9%~28.8%;含盐量变化范围在4.2%~18.4%。春(3—5月)秋(9—11月)季节土壤含水量低,含盐量高,土壤盐分含量随土层深度增加逐渐降低;夏季(6—8月),土壤含水量高,含盐量低,土壤盐分含量随土层深度的增加逐渐升高。pH值在7.37~8.39之间,土壤中K+,Na+,Ca2+,Mg2+和Cl-春季表层土壤(0—10cm)含量最高,分别为0.04,4.27,2.69,1.04和10.03g/kg。除SO2-4和HCO-3外,其他盐分离子在春季变异系数(29.99~162.98)明显大于夏秋季节(2.87~88.13)。[结论]不同土层的土壤含水量和含盐量随当地降雨量呈明显的季节性变化;试验地区土壤属于碱性土壤,随季节变化不明显;K+,Na+,Ca2+,Mg2+和Cl-与含盐量变化趋势保持一致,SO2-4和HCO-3随季节变化没有明显的规律性;春季各盐分离子在土壤中分布极为不均。     

Discrimination between Japanese and Chinese Products using trace elements concentration of kernel in pickled Japanese apricot

pp. 881–889
In order to understand the influences of nitrogen and silicate fertilizer application on anther length and percentage of the sterility of the rice plant, we investigated by field experiment in Hokkaido Kamikawa Agric. Exp. Stn. (Brown Lowland soil) and by air-conditioned room experiment.
  The results are summarized as follows.
1) Application of silicate fertilizer decreased percentage of sterility. Compared with basal application, topdressing of silicate fertilizer was more effective in increasing carbohydrate content and anther length, decreasing percentage of sterility.
2) The anther length was negatively correlated to percentage of sterility and was positively correlated to carbohydrate content in the rice plant. Similar regression curves were plotted between the field experiment and the air-conditioned room experiment.
3) Silicate content in rice plants was increased at the flag leaf stage by applying both basal and topdressing silicate fertilizer. Furthermore, silicate content was correlated to carbohydrate content. Nitrogen content was negatively correlated to carbohydrate content.
4) Protein content in polished rice was decreased by silicate fertilizer application.     

太原市污灌区土壤有效态铜锌和锰含量评价

为了研究太原市污水灌溉对土壤有效态元素铜、锌和锰含量的影响,对太原市污水灌溉区（小店区、尖草坪区、晋源区和清徐县）150个土壤样品有效态微量元素铜、锌和锰的含量和分布进行了测定和分析。结果表明,长期污水灌溉导致该区土壤铜、锌和锰的含量均高于文献测定值。有效铜含量晋源区〉小店区〉清徐县〉尖草坪区,分级评价结果均以中等级含量为主;有效锌含量小店区〉晋源区〉清徐县〉尖草坪区,除小店区以低、中级含量为主外,其他3个污灌区均以低等级含量为主;有效锰含量晋源区〉清徐县〉尖草坪区〉小店区,其分级分布情况变异最大,除小店区以低等级含量为主外,其他研究区域有效态锰均以高等级和极高等级含量为主。整体来看,研究区整体缺锌,有效铜含量适中,有效锰含量较高。     

太湖地区温室土壤重金属污染状况调查及评价

本文调查了太湖地区温室蔬菜土壤中重金属Cr、Cd、Cu、Zn、Pb的全量和有效态含量,并参照相关标准对其进行污染程度评价.结果表明:不论是0～20 cm还是20～30 cm土层,各种重金属(Cr除外)全量含量均高于背景值.不论是全量还是有效态,在0～20 cm土层中含量基本上高于20～30 cm土层中含量.采用单因子指数法和内梅罗综合污染指数法对测定结果进行评价.以江苏省土壤背景值为评价标准,该地区土壤属轻污染:以国家二级标准为评价标准,该地区土壤未被污染.     

陇东地区主要土类土壤质地及其与水分常数相关性研究

对陇东地区主要农业土壤质地及水分常数的研究表明:各主要土壤类型的质地均属壤土类,但其中的砂粒、粉粒、细粘粒含量差异明显;各类土壤中小于0.005 mm土壤颗粒的含量与土壤吸湿水含量、最大吸湿量、凋萎系数之间具有明显的直线相关性,回归系数均达极显著水平,而与土壤有效水含量无明显相关性。据此提出陇东主要农业土壤的质地改良和水分管理对策。     

K和P对巴基斯坦西北地区向日葵籽粒质量及经济盈利的交互效应

A field experiment was conducted using a split plot randomized complete block design with three replications to study the effects of potassium (K) and phosphorus (P) application on sunflower (Helianthus annuus L.) growth at the New Developmental Research Farm of Khyber Pakhtunkhwa Agricultural University in Peshawar,Pakistan.Six levels of K (0,25,50,75,100 and 125 kg K ha-1) were main plots while four levels of P (0,45,90 and 135 kg P ha-1) were subplots.Increase in both K and P levels enhanced grain oil concentration of sunflower.Increase in P level increased grain protein concentration,while increase in K level decreased grain protein concentration.Both oil and protein yields increased significantly with increase in K and P levels.The increase in oil and protein yields of sunflower was mainly attributed to the improvement in yield components (grains per head,grain weight and head size) and the significant increase in grain yield.The highest net returns of 297 and 368 US$ ha-1 based on grain and oil yields,respectively,were obtained from a combination of 100 kg K ha-1 + 45 kg P ha-1.     

恩施烟区土壤磷素与烤烟磷含量的关系

分析了湖北省恩施烟区土壤磷素与烤烟磷含量的状况及其相互关系,结果表明:恩施烟区土壤磷素含量偏低,全磷和速效磷含量分别为(0.63±0.23)gkg-1和(16.88±12.73)mgkg-1,二者之间存在极显著的正相关,相关系数为0.6353**。土壤全磷和速效磷含量在不同海拔高度、土层深度之间差异显著,海拔之间表现为:高海拔中海拔低海拔;土层之间表现为:0～20cm20～40cm40～60cm。烤烟磷素含量较低,平均为(1.68±0.32)gkg-1,在不同品种、海拔之间差异显著,品种之间表现为:云烟87K326云烟85,海拔之间表现为:高海拔中海拔低海拔。烤烟磷素含量在等级之间差异不显著,但随着叶位的升高,烤烟磷含量有升高的趋势。烤烟磷含量(y)与土壤速效磷含量(x)之间存在极显著的回归关系,y=0.1224+0.0026x,相关系数r=0.8582**。土壤速效磷含量分组后,随着土壤速效磷含量升高,烤烟磷含量也呈现出升高趋势。     

松嫩平原西部不同土地利用方式盐渍化效应研究

在2003年6月~10月选择农田、草地和碱斑地作为典型的土地利用方式,对0~120 cm土层水盐时空动态进行了对比分析,结果发现:农田和草地土壤剖面含水量都有“上升—下降—上升”的趋势,但是在8月中旬之前农田含水量高于草地,而碱斑地含水量的变化呈“U”型。三种土地利用方式土壤剖面含盐量的变化趋势与含水量相反;土壤剖面6月7日含盐量最大,10月17日最小;农田和碱斑地土壤剖面各层含盐量在8月8日开始上升,而草地在7月7日已开始上升;从垂直剖面看,农田各个时刻土壤含盐量都随剖面深度的增加而上升,碱斑地则随着剖面深度的增加而下降,草地在各个时刻土壤剖面含盐量均呈先上升后下降型,在土壤剖面有峰存在。采样期内,草地有良好的蓄水作用,而农田土壤剖面含盐量下降幅度最大,水分、盐分在土壤剖面运移剧烈。     

生态护坡中根系对土体抗剪强度的影响

在护坡工程中,植被发达的根系能对边坡土体产生一定程度的加筋作用,从而可提高边坡的浅层稳定性。为探究植物根系对土体抗剪强度的影响,采用常规三轴不固结不排水试验,测定不同含根量、含水率对重塑粉质黏土抗剪指标的影响,结果表明:①根土复合体与素土的应力-应变变化趋势相同,说明摩尔-库仑强度准则同样适用于根土复合体,其不同主要体现在黏聚力大小上;素土和根土复合体均大约在轴向应变2%处出现主应力差峰值,然后逐渐趋于破坏。②根土复合体的抗剪强度明显大于素土,并且在含水率为9%时黏聚力增加显著,说明根能起到加筋作用,能够用来约束土体变形、增加抗剪强度。③在一定条件下,黏聚力和含根量成线性正相关关系;黏聚力和含水率对数成反比关系,即在一定条件下随着含水率增大,黏聚力降低。通过拟合得到根系加筋效应公式τ_f=c+σtan φ=c_0+a+bx+σtan φ,只要给定含水率和含根量,就能初步计算出抗剪强度。