EN-1固化剂加固黄土的工程特性及其影响因素

通过击实试验、直剪试验和渗透试验研究EN-1固化剂掺量、养护龄期、压实度和含水率因素对固化土强度和渗透特性的影响。结果表明：EN-1固化剂可显著增大土壤干密度,提高土壤抗剪强度和抗渗性,改善黄土的工程性能;随着固化剂掺量、养护龄期和压实度增大,固化土的抗剪强度指标内摩擦角和凝聚力呈上升趋势,渗透系数呈下降趋势;随着含水率的增大,内摩擦角和凝聚力呈下降趋势。在工程实践中,建议EN-1固化剂加固黄土的适宜掺量选择0.01%,养护龄期需要7 d以上,压实度至少控制在0.95以上,含水率略低于最优含水率。     

SSA土壤固化剂对黄土击实、抗剪及渗透特性的影响

为了探讨土壤固化剂对黄土力学特性的影响,通过黄土样中加入SSA土壤固化剂前后的击实试验、直剪试验和渗透试验的对比分析,研究了固化剂掺量、养护龄期与固化土击实、抗剪强度及渗透特性的关系。结果表明,随SSA土壤固化剂掺量增加,固化土的最优含水率有所降低,最大干密度有所增大;固化土的抗剪强度指标黏聚力和内摩擦角随固化剂掺量的增加和养护龄期的延长而增大,渗透系数随固化剂掺量的增加和养护龄期的延长而减小。在实际应用中,建议SSA固化剂最佳掺量为1%,养护龄期至少7 d以上。     

EN-1固化剂对4种土壤饱和导水率的影响研究

为了研究EN-1土壤固化剂的固化性能,通过室内模拟实验对杨凌、安康、安塞和靖边4种土壤在不同固化剂掺量、养护龄期的固化进行了土壤饱和导水率影响的研究,结果表明,微量掺加EN-1固化剂就可以明显减小黄棕壤和土的饱和导水率,饱和导水率随着培养龄期的增加而下降,当培养期大于14d时土样的饱和导水率近似为0;黄绵土与风沙土的饱和导水率随着固化剂掺量增加而减小,培养龄期增大,饱和导水率随之下降,固化剂掺量为1%,培养期为28d时黄绵土和风沙土的饱和导水率最低。     

EN-1固化剂对土壤抗崩性的影响

[目的]探讨EN-1固化剂对土壤抗崩性的影响,为固持河岸边坡提供理论依据。[方法]应用室内静水崩解试验,研究添加EN-1固化剂比例为0(素土),0.05%,0.10%,0.15%,0.20%和0.30%水平时,分别在压实度0.85,0.90和0.95状态下,养护3,7和15d的崩解量和崩解速率。[结果]在试验设计的EN-1固化剂掺入量、养护龄期和压实度范围内,随EN-1固化剂掺入量的增加、养护龄期的延长和压实度的增大,固化土的崩解量较素土显著减小。[结论]从固化剂的有效利用率和经济的角度考虑,当EN-1固化剂掺量为0.20%时,养护龄期为7d及以上时,压实度为0.90及以上时抗崩解固土性能较好。     

EN-1固化剂对土壤抗蚀性的影响

在土壤中应用高分子聚合物是改良土壤性质,提高土壤抗蚀能力的主要手段之一。该文以0-30cm和30-100cm土层的塿土和黄绵土为供试土壤,研究了EN-1固化剂的施用对土壤抗蚀性能的影响。利用土壤有机质含量、大于0.25mm的水稳性团聚体含量、水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和分形维数等指标计算土壤抗蚀性,对施用EN-1固化剂后的土壤抗蚀性能进行了定量评价。研究结果表明,EN-1固化剂对土壤抗蚀性的影响程度与固化剂掺量、土壤类型和土壤的取土层次有关,当EN-1固化剂在土壤中的掺量为0.15%(0-100cm塿土和0-30cm黄绵土)或0.20%(30-100cm黄绵土)时,土壤的抗蚀能力最强。试验结果为固化剂在黄土高原水土保持建设中的应用提供了理论指导。     

不同根系含量对山原红壤抗剪强度的影响

[目的]探讨云南省昆明市呈贡区段家营一植被覆盖的斜坡区不同含量植被根系对山原土壤抗剪强度的增强效应,为相关研究提供理论依据。[方法]制备0(无根系空白样),0.467,0.93,1.4 mg/cm~3这4种根系含量以及20%,25%,30%,35%,40%这5种含水量的根—土复合体试验样品进行抗剪强度试验。[结果]根—土复合体中,植被根系能提供给土壤额外的抗剪能力和抵抗土体变形来增强土体的抗剪强度,植被根系对土体抗剪强度有明显的增强效应,但这种增强效应是有限的。根系含量在0.93 mg/cm~3时,根系对土体的抗剪强度增强效果最好。随着根系含量的增加,黏聚力和内摩擦角总是呈现负相关性的关系,在低含水量情况下,黏聚力随根系含量增加而先降低后增加,内摩擦角随根系含量变化则相反。当含水量低且根系含量相对较少时(当含水量≤35%,根系含量≤0.93 mg/cm~3时),土壤参与剪切整个过程且为被剪主体,得到的黏聚力和内摩擦角均为正值,符合库仑定律;当含水量较高且根系含量较多时(当含水量=35%,根系含量=1.4 mg/cm~3时以及当含水量=45%,根系含量≥0.467 mg/cm~3时),被剪主体为根系,得到的黏聚力为负值,不符合库仑定律。[结论]库仑定律不适用于高含水量和高含量植被根系的根—土复合体抗剪强度的研究。在采用植被护坡时可用试验确定边坡土壤抗剪强度最高时的最佳含根量和含水量。     

EN-1离子固化剂对黄土性土壤持水、供水等水分特征的影响

为了阐明黄土性固化土壤水分特征的植物有效性,探讨将EN-1固化剂应用于黄土边坡生态防护的可行性。采用室内模拟试验,以黄土地区典型土壤黄绵土为研究对象,对固化土壤的持水、供水、导水及蒸发性能进行研究。结果表明:不同处理土壤水吸力与对应土壤含水量的关系均符合方程θ=aS-b幂函数关系;固化剂降低了土壤的持水能力,但对土壤有效水含量影响不显著。固化剂有利于土壤导水能力提高,固化剂掺量在0.05%~0.10%范围内土壤具有最大入渗能力;无论土壤中是否加入固化剂,随土壤容重增加,土壤饱和导水率降低。固化黄绵土在蒸发初期土壤水分急剧减少,后期趋于缓慢;固化黄绵土累积蒸发量均低于对照,但不同固化剂掺量处理间差异不显著。     

固化剂与糯米浆固化土的工程性能对比分析

[目的] 通过分别掺入离子固化剂、糯米浆对工业废料铁尾矿砂与黄土混合土进行固化试验,研究对比两种固化剂对目标土样的固化效果差异,为后续的工程应用及研究提供理论支持。[方法] 采用离子固化剂与糯米浆分别对目标混合土进行固化研究,通过干湿、冻融循环试验和自然风化试验对试件抗压强度的改变,综合评价两种固化剂对试件强度和耐久性的影响,并根据扫描电镜试验与比表面积试验测得孔隙结构对强度的影响。[结果] 掺入1.5%离子固化剂的混合土强度改善效果优于其他掺量的离子固化剂改良土,比素土提升50%强度;掺入10%糯米浆的混合土强度使素土强度增加110%。经过耐久性试验之后,掺入1.5%离子固化剂的混合土强度损失率更小,掺入10%糯米浆的混合土强度残余更高。[结论] 离子固化剂与糯米浆作为固化剂,均可提升土体材料的强度性能。糯米浆作为固化剂的固化效果优于离子固化剂。     

不同植被类型根系提高浅层滑坡土体抗剪强度的试验研究

通过对裸地、扭黄茅草地、车桑子灌木林地和桉树林地四种不同植被类型、不同深度土壤在天然含水量情况下的直剪试验，研究了植被类型对非饱和土抗剪强度的影响。结果表明，植被具有提高非饱和土抗剪强度的作用，黏聚力增加较大，内摩擦角增加相对较小；土层越深，土壤抗剪强度提高的程度越小。     

日光温室墙体用相变固化土性能测试及固化机理

中国西北非耕地地区面积辽阔,日光温室的应用可以增加耕地面积,对于保障国家粮食安全、缓解经济作物与粮食作物争地矛盾具有重大的战略意义.该文提出一种在西北非耕地地区建造日光温室用的相变固化剂,研究其添加进土壤后相变固化土的力学及热性能,并结合微观结构揭示其固化机理.研究设计2种相变固化剂掺量(5％和10％),分析不同掺量处理风沙土和戈壁土后的力学性能、热性能以及固化机理.抗压强度试验结果表明,5％和10％相变固化剂掺量的风沙土和戈壁土的抗压强度均有较大幅度的提高,10％相变固化剂掺量的风沙土试块平均抗压强度为3.208 MPa,约为5％掺量试块强度的2倍(P＜0.01).10％相变固化剂掺量的戈壁土试块平均抗压强度为3.671 MPa,约为5％掺量试块强度的1.5倍(P＜0.01).差示扫描量热法测试结果表明,考虑墙体温度＞0℃的实际状况,5％相变固化剂掺量风沙土吸热量和放热量分别为28.16和29.89 J/g,5％相变固化剂掺量戈壁土吸热量和放热量分别为13.55和12.69 J/g.10％相变固化剂掺量的风沙土与戈壁土吸、放热量均与5％掺量同一类型土壤的吸、放热量相差甚微.扫描电子显微镜观察结果从微观方面解释了相变固化土强度提高和高效蓄放热的机理.该文从试验角度证明5％掺量相变固化剂的风沙土或戈壁土具有作为日光温室墙体的建筑结构和储能主体材料的潜力,在西北非耕地地区将会有较好的应用前景.     

草本植物根系对高液限土的加固效应

[目的]探索草本植物根系对高液限土的加固效应,为工程中合理预估植物根系在高液限土质边坡防护中的作用提供依据。[方法]以高羊茅根系及其与高液限土壤构成的根—土复合体为研究对象,通过一系列室内直剪试验分析高液限土含水率和含根量对抗剪强度的影响。[结果]在土样中掺加根系可以显著提升其黏聚力,小幅提升其内摩擦角。根系对土体的加固效果随着含水率增加呈现先上升后减小的趋势。不同含水率梯度下根—土复合体的最优含根量有所区别,对于20%和25%含水率的土样,其最优含根量大致在0.3%附近,对30%含水率土样在0.4%附近,对35%~45%含水率土样在0.5%附近。[结论]草本植物根系可以有效抑制高液限土的水敏性,且在不同含水率梯度下根系发挥的作用差异显著。     

微生物固化风沙土的保水性能试验研究

[目的]研究微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)固化风沙土的性能,为MICP技术在固化风沙土以及恢复生态等方面提供理论依据。[方法]采用MICP技术对风沙土进行不同次数的固化处理,通过扫描电镜和光学显微镜对固化风沙土的微观结构进行分析,并测试分析固化试样的基本物理性质和保水性。[结果]通过MICP处理的风沙土,在风沙土颗粒之间有碳酸钙晶体生成,将沙土颗粒胶结在一起,使松散的风积沙固化成具有一定强度的整体;随着固化次数的增加,固化风沙土的厚度、干密度、碳酸钙含量逐渐增大,渗透系数逐渐减小,固化厚度由3.38 mm增加至11.28 mm,干密度由原沙的1.61 g/cm³增加至2.05 g/cm³,碳酸钙含量由8.99%增加至13.08%,渗透系数由原沙的1.06×10^-3 cm/s减少至2.35×10^-4 cm/s;当固化处理次数不大于5次时,保水率随固化处理次数的增加而增大,固化试样的保水性能有所改善,固化处理超过5次后,保水性能则有所下降。[结论]采用MICP技术固化的风沙土,可明显改善风沙土的干密度...     

土壤颗粒悬液搅拌对土壤质地分析的影响

[目的]探究土壤颗粒悬液搅拌对土壤质地分析的影响,为实验室准确测定土壤机械组成提供可行的参考与指导。[方法]采用比重法测定土壤机械组成,在搅拌不同行程、搅拌不同次数、悬液静置不同时间后搅拌、不同测定时点搅拌的多种条件下所测结果进行比较分析。[结果]搅拌行程、搅拌次数、悬液静置后搅拌对黏粒含量测定无影响,对粉砂粒和砂粒含量测定均有影响。搅棒从液面下行至沉降筒底搅拌,有利于颗粒充分运动及均匀分布,黏粒、粉砂粒、砂粒含量测定稳定,精密度良好;以氢氧化钠为分散剂的悬液搅拌30次,黏粒、粉砂粒、砂粒含量测定准确,精密度良好;悬液静置的适宜时间大于1h,搅拌30次所测粉砂粒和砂粒含量的精密度呈下降趋势,搅拌45次所测粉砂粒、砂粒、黏粒含量稳定,精密度良好,与洗后即搅拌30次的测定结果一致。在第2测定时点增加搅拌1min对测定结果无影响。[结论]本试验方法测定结果准确可靠,避免了重复操作,有利于减少误差,适用于多个样品的同时检测。     

黔中白云岩坡耕地土壤界限含水量与机械组成量化关系研究

[目的]对黔中白云岩坡耕地土壤界限含水量与机械组成量化关系进行研究,为该区坡耕地土壤侵蚀过程机理研究提供科学依据。[方法]通过对野外采集土样、室内试验及SPSS软件分析。[结果]白云岩区坡耕地土壤塑限与土壤黏粒含量、粉粒含量和细砂粒含量都表现出正相关性,而与粗砂粒的含量表现出负相关性;白云岩区坡耕地土壤液限与土壤黏粒含量、粉粒含量和细砂粒含量的增加而随之增加,而随粗砂粒的含量增加而减少;白云岩区坡耕地土壤液性指数与土壤黏粒的含量具有显著正相关性,而与粗砂粒的含量具有显著负相关性;白云岩区坡耕地土壤机械组成与土壤的塑性指数无显著相关性。[结论]土壤机械组成与界限含水量关系密切,黔中白云岩区坡耕地土壤界限含水量值可以通过土壤机械组成得出。     

岩石边坡植被恢复工程中的客土稳定性分析

[目的]讨论岩石边坡植被恢复工程中的客土稳定性计算方法,为该类工程的稳定性评价提供依据。[方法]模拟计算抗剪型和摩擦型根系产生的作用力,转换为抗剪强度后作为客土稳定性的附加值,进而推导出稳定性计算公式,并通过济南—莱芜高速公路的客土喷播工程案例进行实测和验证。[结果](1)客土稳定性系数取决于无根土抗剪强度(Fs)、客土容重(γ)、客土厚度(d)、根系抗剪强度增量(τR);(2)根系产生的抗剪强度可细分抗剪型根系抗剪应力(τRg)和摩擦型根系抗剪应力(τRf)二者之和;(3)稳定性计算值始终小于实测值,分布规律及偏差值较稳定,植被恢复初期的3~5a内客土稳定性系数与植被恢复期成明显的正相关关系。[结论]客土稳定性系数计算可以作为岩石边坡植被恢复工程的参数设计和稳定性评价方法。