干密度和含水量影响下非饱和黄土正冻结过程研究

通过自制的冻结与监测装置,进行了不同干密度和含水量条件下非饱和黄土的温度变化试验。试验结果显示,当干密度增大,土壤的导热能力将被削弱,随着冻结过程的不断进行该影响因素的作用不断增强。含水量对冻结中土体温度的变化也存在显著影响;含水量较高的土体降温更为剧烈,稳定状态时的温度也更低。通过对试验数据的分析,进一步得到了不同干密度与含水量的土体温度与温度梯度同冻结位置和时间的分段函数关系。回归结果表明：冻结初期,含水量是影响土体温度与温度梯度的主要因素,含水量越大降温越剧烈;而在冻结的后续阶段,温度与温度梯度的变化则受干密度与含水量的共同影响,随二者的增大土体降温程度逐渐减弱。     

基于田口方法的砂土抗剪强度特征分析

为了探究石英砂粒径、细粒土含量、干密度等因素对砂土抗剪强度特征的影响,根据室内直剪试验选择砂土的粒径、细粒土含量以及干密度3个因素为变量探究其影响规律.结果 表明,田口方法和多因素方差分析方法均表现出石英砂粒径对其抗剪强度影响最大,其次是细粒土含量和干密度.在控制细粒土含量以及干密度不变,仅改变石英砂粒径的条件下,分别...     

黄河源区不同退化程度高寒草地理化性质及复合体抗剪强度研究

为研究黄河源区高寒草地退化对土体理化性质及根-土复合体抗剪强度影响,本研究以位于黄河源区青海河南县地区高寒草地为研究对象,通过开展不同退化程度草地野外取样及室内试验,获得土体密度、含水率、颗粒级配、土壤营养元素和植物根-土复合体抗剪强度指标及变化特征.结果表明:(1)在相同退化程度和取样深度下,南旗村试验区土体平均密度...     

3种植物单根对土体残余抗剪强度影响的研究

课题组采用四联电动直剪仪对3种沙生植物重塑的根-土复合体及素土进行了直接剪切试验,研究其单根对提高土体残余抗剪强度的影响以及不同孔隙水承压条件下根-土复合体的残余抗剪强度变化.结果表明:浅层土压力下3种植物根-土复合体残余抗剪强度均大于素土,且柠条根系固土效果优于沙棘和白沙蒿;不同含水量梯度下,复合体存在最优含水量,该含水量条件下,根-土复合体强度达到最大值;模拟降雨条件下复合体各残余强度指标均大于非降雨条件下的指标,表现为模拟降雨条件下,3种植物复合体残余粘聚力增长率排序为柠条＞白沙蒿＞沙棘,模拟非降雨条件下排序为柠条＞沙棘＞白沙蒿.上述研究定量分析了3种植物根-土复合材料的力学特性,为水土保持树种的选择提供了理论依据,具有一定的应用价值.     

干旱区膜下滴灌条件下膜孔蒸发特征研究

模拟不同覆膜开孔率下的蒸发试验,研究了蒸发过程中不同覆膜开孔率下土体湿润锋及水盐运移情况的动态分布特征.结果表明:随蒸发历时的延长垂直湿润距离增大,在蒸发1d后垂直湿润距离的增加量最大,蒸发结束时随覆膜开孔率的增大垂直湿润距离减小;随蒸发历时的延长土体剖面内的含水量在减小,表层减小最快,剖面底部边侧含水量有所增加;盐分...     

基于pF meter传感器的土体冻融过程中基质势与未冻水量关系研究

基质势是驱动冻土中水分发生迁移的关键驱动力之一,但由于以往的技术限制,负温下土体的基质势难以被直接测量,冻土基质势相关问题成为冻土水热过程研究中的难题。利用可用于极端负温条件下的pF meter基质势传感器,针对青藏红黏土、兰州粉土以及张掖细砂这三种不同粒径级配的土体,分别从粒径大小和初始含水量的角度,通过室内试验,研究了土体冻结与融化过程中基质势、未冻水量以及温度三者之间动态变化的关系。结果表明:冻土中的冰晶体对基质势和未冻水量的影响类似于融土中的气体,而冰晶体的含量又与土体温度相关;由粒径级配决定的比表面积对冻土基质势存在着决定性的影响;此外,初始含水量的多少对冻土基质势也存在与融土类似的影响。研究成果揭示了负温冻土中未冻水的数量与能量状态随冻结与融化过程的变化关系,为研究冻土中水分在基质势驱动下的迁移过程提供了理论基础和试验支撑。     

毛乌素地区不同级配风积沙的压实特性与压缩特性试验研究

通过筛分试验、干振试验、水振试验、标准击实试验、压缩试验分析了六种不同级配风积沙样的压实特性与压缩特性。结果表明:毛乌素地区风积沙超过94%颗粒粒径集中在0.5~0.25mm范围内,不均匀系数Cu为1.32,细度模数Mx为1.74,曲率系数为1.05,属不良级配中沙。由三种试验得到的最大干密度的情况为:水振试验>标准击实试验>干振试验。水振试验达到最大干密度所用时间为1min左右,干振时间为7min。毛乌素地区风积沙的标准击实试验曲线形状呈先凹后凸形的S型曲线,风积沙在干燥状态下和含水量为w=10~12%情况下均可被压实。原始沙的压缩试验表明,砂性土也存在着对时间的滞后效应并且该沙样的压缩性较差。     

冻融循环下黄土温度及变形特性研究

在冻土工程的建设与服役过程中，地基土通常会经历反复有压冻融循环，使其物理状态与力学性质发生改变。文中以黄土为研究对象，根据不同埋深土层对应土压力确定4个试验压力值(0kPa、20kPa、50kPa和100kPa),开展有压冻融循环试验，研究有压冻融循环作用下黄土温度变化及变形发展规律。结果表明：压力会对沿着试样深度的温度分布产生影响，主要表现为在相同深度位置处温度分布会随压力的增大而有所升高，但冻融循环对其影响较小。土体的冻结深度和冻结速率会随压力的增大而逐渐减小，且在冻结前期(0～3 h内),压力对冻结速率的影响会比较明显，但随冻结时长持续增加，压力对冻结速率的影响程度会有所削弱。在冻融过程中压力会加速黄土的变形发展，且压力越大，经历冻融循环后黄土累积变形量越大。随着冻融循环次数的增加，在不同压力作用下黄土的融沉率和冻胀率均会呈三个阶段变化：快速变化、缓慢变化、稳定变化。在有压条件下，冻融稳定系数K会呈现逐渐减小的趋势，干密度ρ_d会呈现逐渐增大的趋势，但最后两者均会趋于较为稳定的状态，在无压条件下，黄土稳定系数K值和干密度ρ_d始终维持在一个...     

甘肃黑方台黄土水分运移规律模拟北大核心CSCD

以室外试验为基础,应用饱和-非饱和土壤水分运移理论,利用Hydrus软件对甘肃黑方台包气带水分运移规律进行数值模拟,分析土壤剖面不同深度处含水量变化规律,将模拟结果与实测结果进行对比分析,并将拟合参数应用到两种不同的介质中。结果表明：（1）土壤含水率呈峰谷波动变化;（2）均质黄土层和上覆5 cm厚的粉质壤土的黄土层中,土壤水分入渗率和潜水蒸发率均随潜水埋深的增加而减少,在潜水埋深300 cm以下时,两种介质的土壤水分入渗率趋于同一值,含粉质壤土的潜水蒸发率小于均质黄土的潜水蒸发率。表明该含水量的变化具有时空特征,土壤水分入渗率、潜水蒸发率随着潜水埋深变化,其规律整体相似,这对研究滑坡水分分布具有重要意义。     

甘肃黑方台黄土水分运移规律模拟

以室外试验为基础,应用饱和-非饱和土壤水分运移理论,利用Hydrus软件对甘肃黑方台包气带水分运移规律进行数值模拟,分析土壤剖面不同深度处含水量变化规律,将模拟结果与实测结果进行对比分析,并将拟合参数应用到两种不同的介质中。结果表明:(1)土壤含水率呈峰谷波动变化;(2)均质黄土层和上覆5 cm厚的粉质壤土的黄土层中,土壤水分入渗率和潜水蒸发率均随潜水埋深的增加而减少,在潜水埋深300 cm以下时,两种介质的土壤水分入渗率趋于同一值,含粉质壤土的潜水蒸发率小于均质黄土的潜水蒸发率。表明该含水量的变化具有时空特征,土壤水分入渗率、潜水蒸发率随着潜水埋深变化,其规律整体相似,这对研究滑坡水分分布具有重要意义。