固化黄土性能的试验研究

通过掺加常用土壤固化剂和水泥的黄土固化试验研究,分析比较了固化黄土的物理力学性能,试验分析结果表明:土壤固化剂对黄土固化效果比水泥要好;其中WH型液态固化剂性能最优,可达到混凝土W3的抗渗等级,可用于黄土地区灌溉渠道的抗冻防渗和加固处理。     

石灰石粉活性及其对混凝土性能的影响

开展了石灰石粉的活性研究,验证了掺石灰石粉对水泥水化进程、混凝土抗压强度和抗渗、抗冻性能的影响。结果表明:磨细石灰石粉较I级粉煤灰的活性差,单掺石灰石粉后,不同龄期的砂浆和混凝土抗压强度较基准混凝土抗压强度有一定程度降低;一定掺量的石灰石粉与粉煤灰复掺可改善胶凝材料体系颗粒级配,从而提高混凝土早期强度;掺10%的石灰石粉对混凝土的抗渗、抗冻性能没有明显影响。     

渠道衬砌纤维固化土工程特性的试验研究

研究了不同固化剂用量和不同聚丙烯纤维掺量对固化土抗压强度和抗渗性的影响。结果表明,掺加聚丙烯纤维能够显著提高固化土的抗压强度和抗渗性,当固化剂掺量为1∶8,纤维掺量为0.9 kg/m3时,固化土的28 d抗压强度达到最高,较同条件下不掺纤维的固化土强度提高29%,渗透系数降低27%以上,满足并超过渠道衬砌对水泥土的技术要求。     

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.     

土壤固化剂新材料在衬砌渠道中的应用研究

在内蒙古河套灌区首次采用固化土衬砌渠道作为渠道防渗抗冻的新技术。简要说明土壤固化剂原理,通过室内试验得出固化土性能,通过施工实践总结出固化土施工工艺。应用已有和自行开发的土壤固化剂制作固化板,进行防渗、抗冻观测试验,对冻深、冻胀量、防渗效果和工程造价作出定量结论,已在大型灌区田间渠道衬砌中推广应用。     

渠道衬砌胶粉混凝土性能试验研究

以C20W6F100混凝土为基准,配制胶粉掺量为6%、9%的胶粉混凝土和粉煤灰掺量为20%粉煤灰混凝土,进行拌合物性能、力学及耐久性能对比试验。结果表明:胶粉使混凝土拌合物的含气量增加,强度、弹性模量降低;胶粉混凝土的抗渗性能、抗冻性能以及抗冲磨性能优异,优于基准混凝土和粉煤灰混凝土。这表明,在胶粉掺量一定的条件下,胶粉混凝土应用于渠道衬砌是可行的。     

洞庭湖北部垸内沟渠淤泥固化土物理力学性质试验研究

淤泥固化处理技术是解决洞庭湖北部垸内沟渠清淤问题,并实现淤泥资源化利用的一个重要方法。基于洞庭湖北部安乡县垸内沟渠清淤后,采用淤泥固化土填筑路基试验资料的分析,探讨了水泥加偏铝酸钠固化淤泥形成的淤泥固化土的物理力学性能以及微观结构。结果表明:水泥掺量对淤泥固化土的抗压强度影响最大,其主次关系为水泥掺量泥浆掺量固化剂掺量,最优配比为泥浆掺量为9.6 kg,水泥掺量为1.07 kg,固化剂掺量为0.43 g;通过电镜扫描可知,偏铝酸钠能极大地促进水泥水化反应进行,其产物能显著提高淤泥固化淤泥中颗粒间的结合力。根据这一研究成果,提出了洞庭湖北部垸内沟渠淤泥固化土填筑路基施工工序,为促进淤泥的资源化利用提供了依据。     

现浇固化土衬砌渠道试验及应用效果

利用L9(33)正交试验方法,以固化剂掺和率、水泥掺和率和土壤含水率为试验因素,无侧限抗压强度为响应指标,研究了以重壤土为土料的现浇固化土优化配合比。当固化剂掺和量为10%、水泥掺和量为8%、土壤含水率为25%时,可获得满意的无侧限抗压强度4.17 MPa,另外还系统总结了现浇固化土衬砌渠道的施工工艺。在宝应县临城灌区进行的试点应用表明,现浇固化土应用于灌溉渠道衬砌是可行的,现浇固化土衬砌与混凝土衬砌相比的节省材料费用31.7%。     

几种固化剂对渠道盐渍土地基力学性能影响的试验研究

【目的】明晰水泥、粉煤灰、硅灰、镁渣作为渠道盐渍土地基固化剂的固化效果。【方法】设计了水泥、粉煤灰、硅灰、镁渣固化剂3种掺量的正交试验,通过不同龄期的三轴试验、压缩试验和干缩试验研究了其力学性能。【结果】(1)7 d龄期固化盐渍土黏聚力最大可以增大2.97倍,内摩擦角最大可以增大3.78倍;(2)28 d龄期固化盐渍土黏聚力最大可以增大4.81倍,内摩擦角最大可以增大5.84倍;(3)28 d龄期5次冻融循环后,素土试件破坏,无抗剪强度,固化盐渍土黏聚力最大损失了23.1%,最小损失了5.1%,内摩擦角最大损失了25.0%,最小基本无损失。(4)当水泥掺量为3%和5%,硅灰掺入剂量适中,固化盐渍土的干缩系数较小。【结论】综合考虑渠道盐渍土地基抗冻胀、抗干缩和抗剪强度的要求,建议采用高掺量水泥和粉煤灰,中掺量硅灰和低掺量镁渣固化渠道盐渍土地基较为适宜。     

现浇固化土衬砌渠道试验及应用效

利用L9(33)正交试验方法，以固化剂掺合率、水泥掺合率和土壤含水率为试验因素，无侧限抗压强度为响应指标，研究了以重壤土为土料的现浇固化土优化配合比。当固化剂掺合量为10%、水泥掺合量为8%、土壤含水率为25%时，可获得满意的无侧限抗压强度4.17MPa，另外还系统总结了现浇固化土衬砌渠道的施工工艺。在宝应县临城灌区进行的试点应用表明，现浇固化土应用于灌溉渠道衬砌是可行的，现浇固化土衬砌与混凝土衬砌相比的节省材料费用31.7%。     

EN—1对砒砂岩固化土坡面径流水动力学特征的影响

为探讨砒砂岩地区工程边坡径流的侵蚀规律,通过室内模拟冲刷试验,对添加EN-1固化剂后不同固化剂掺量、养护龄期和压实度的边坡径流水动力学特征进行了研究.结果表明:在试验设计的固化剂掺量、养护龄期和压实度处理条件下,砒砂岩固化土坡面径流流速随固化剂掺量、养护龄期和压实度的增大而增大,且径流流速随冲刷的进行呈现出波动减小的趋势.径流雷诺数Re随固化剂掺量、养护龄期和压实度的增大而减小,且Re有随冲刷的进行而逐渐增大的波动变化趋势,而弗劳德数Fr的变化趋势正好与Re相反.除压实度在较小处理冲刷后期时径流流态为紊流和缓流外,其他处理都是层流和急流.径流Darcy - Weisbach阻力系数f随固化剂掺量、养护龄期和压实度增大而减小,且f与输沙率有一定的正相关关系.     

基于黏粒量的土壤水分特征曲线预测模型

【目的】建立基于黏粒量的土壤水分特征曲线预测模型。【方法】设计12种不同黏粒量的质量混合比处理,获得一系列合成土样,通过测定合成土样的土壤水分特征曲线,研究了在体积质量一致的条件下,黏粒量对土壤水分特征曲线参数和孔隙分布的影响。【结果】在体积质量为1.55 g/cm³条件下,黏粒量增加1.9倍,土壤中传导孔隙(0.03~1 mm)体积减小28.6%,储存孔隙(200nm~0.03 mm)体积增加6倍,土体的持水性增强。合成土样的土壤水分特征曲线参数θs和α均与黏粒量显著正线性相关,θr与黏粒量显著负线性相关,n和m均与黏粒量呈指数衰减关系。【结论】基于黏粒量确定的土壤水分特征曲线预测模型具有较高的精度,能够快速预测土壤水分特征曲线,预测值与实测值之间相对误差<15%。     

纤维加筋固化土抗压强度和劈裂抗拉强度试验

基于固化土易产生裂缝导致使用寿命下降的工程特性,采用正交试验设计方法,研究了聚酯纤维和土壤固化剂对土体的抗压强度和劈裂抗拉强度的影响。研究认为:MBER土壤固化剂剂量为12%,纤维掺量为0.9 kg/m3时,杨凌黄土的抗压强度和劈裂抗拉强度达到最大值,分别为3.63 MPa、0.52 MPa。结果表明:MBER土壤固化剂可以有效提高杨凌黄土的抗压强度和劈裂抗拉强度,聚酯纤维对固化土的抗压强度基本没有贡献,可部分提高土体的劈裂抗拉强度。     

沙质河漫滩地土壤质量提升技术研究

【目的】研究沙质河漫滩地土壤质量提升技术,探索覆土改良措施对该地区土壤地力提升效益。【方法】通过对沙质河漫滩进行覆土,研究覆土材料的理化性质,进一步分析了其对土壤速效养分的影响。【结果】①覆土土壤田间持水率沙土高于黄土,黄土是沙土的1.88倍,表明黄土的保水特性远高于沙土。②通过水分特征曲线分析,黄土体积含水率高于沙土,黄土体积含水率在下降至14%以后趋于稳定,沙土饱和导水率在下降至5%以后趋于稳定,表明黄土持水性能高于沙土。③在水稻抽穗期和成熟期,表层土壤有效磷量显著高于底层,且差异显著。水稻成熟期土壤速效钾除表层量较高外,其余各土层量均较低,其中20～30 cm土层速效钾量较水稻抽穗期的量显著降低。④土壤有效磷与土壤有机质显著相关,与土壤黏粒量显著相关;有机质与土壤有效磷和速效钾著正相关。【结论】沙地覆盖黄土后土壤质量得到改善,土壤保水保肥能力显著提升。     

植被恢复类型对土壤物理性质的影响研究

应用空间代替时间的方法研究了盐池县天然草地、人工封育草地、撂荒地、退耕还草地、固定沙地5种不同植被恢复类型的土壤物理性质和水分变化。结果表明,灌草结合的人工封育草地、退耕还林地和固定沙地在降低土壤密度方面优于草本为主的天然草地和撂荒地。不同植被恢复类型的土壤孔隙度差异显著,根系垂直分布较好的植被对深层土壤有较好的改良作用。封育、退耕还林等人工植被恢复措施能够降低土壤密度,增加孔隙度,改善土壤结构和物理性状,但在改良土壤质地方面还需要时间的累积。不同植被恢复类型的土壤水分变化迥异,这与土壤密度、孔隙度和质地等物理性质以及植被类型和分布密切相关。     

基于水稳定同位素技术的生物炭对土壤持水性影响分析

以不同生物炭配比的土壤样品为研究对象,通过低温真空抽提和稳定同位素光谱技术,进行不同抽提时间下的土壤水稳定同位素分析,采用绘制土壤抽提曲线和计算抽提贡献率的方法,探讨生物炭对土壤持水性的影响。结果表明,低温真空抽提下,砂土的最短抽提时间(T_(min))为30 min,壤土为45 min,粘土为60 min。土壤持水性的变化会导致抽提过程中水稳定同位素值、T_(min)和抽提贡献率发生变化,通过分析不同生物炭配比下土壤的T_(min)、水稳定同位素分馏情况以及计算贡献率可得出,生物炭显著影响砂土持水性,且与生物炭添加量呈线性正相关;而对壤土和粘土的持水性有一定影响,但过量或过少则不明显,壤土对生物炭更为敏感。     

生物炭对砂土水力特征参数及持水特性影响试验研究

为了揭示生物炭节水、保肥的性能机理,研究了生物炭材料对砂土的水力特征参数及持水特性的影响。结果表明,生物炭能够显著改变砂土的土壤结构,随着生物炭用量的增加,砂土密度减小、总孔隙度增大;不同生物炭处理下饱和导水率均比对照小,持水能力均比对照组大;相同的水势情况下,土壤持水能力随着生物炭质量分数的增加而提高,且不同种类生物炭对土壤水力学参数的影响程度不一致。     

基于CT图像的土壤孔隙结构重构

土壤孔隙的几何结构和空间特征决定了土壤的透气性和保水性,对土壤功能多样性和生态修复具有重要影响,但现有对土壤孔隙的研究中,缺乏可直观性和定量性对孔隙特征进行描述的工具和方法。针对这一问题,本文采用基于面绘制的移动立方体法(Marching cubes, MC)和基于体绘制的光线投射法(Ray casting, RC)还原土壤孔隙的几何形态和空间分布。以单个孔隙和不同孔隙密集程度的土壤孔隙CT图像为应用对象进行实验,结果表明,2种算法的重构效果均不受土壤样本孔隙密集程度的影响。其中,MC算法重构出的孔隙结构存在边界锯齿化和缺失的现象,且其孔隙体积也小于实际情况;而RC算法重构的孔隙轮廓清晰,结构真实,可完整地呈现出孔隙结构的细节信息。为进一步评价2种算法的重构性能,采用模型品质、绘制速度和内存消耗3个指标进行实验结果的比较分析。结果表明,MC算法存在二义性的不足,使得孔隙结构存在一定程度的失真,重构的孔隙模型质量一般,但由于其只针对表面体素进行重构,因而具有较快的绘制速度和较小的内存消耗;而RC算法采用为每个体素分配不透明度和光强的方法来合成模型,避免了MC算法的缺点,能够保持孔隙模型的细节信息,但由于其重构过程中所有体素点都参与运算,使得其绘制速度较慢,内存占用较大。通过对模型品质、绘制速度和内存消耗3个指标的综合分析,RC算法更加适用于土壤孔隙的三维重构,不仅为土壤孔隙的可视化分析提供了一种较为先进的方法,也为研究土壤水分和养分的运移以及空气的交换奠定了技术基础。     

ISS土壤固化剂在渠道防渗中的试验研究

利用电离子土壤固化剂(Ionic Soil Stabilizer，简称ISS)、石灰和砂加固湛江市志满水库的含砂高液限粉土(MHS)，通过试验得出最优配合比。ISS加固土具有强度高、水稳定性好、抗渗透能力强等优点，它既是气硬性材料，又是水硬性材料。ISS加固土渠拌法施工比厂拌法施工简便，可就地取材、具有良好的性能价格比。