邯郸膨胀土物理性质及化学改良试验研究

通过含水率试验,土粒比质量试验,液、塑限联合测定试验,自由膨胀率试验,对邯郸膨胀土进行基本物理性质测定:邯郸膨胀土自由膨胀率高达130%,属于强性膨胀土;塑性指数为34.54,含有大量的亲水性矿物。基于双电子层理论,利用阳离子交换作用,使用不同浓度的石灰(CaO)、氯化钾(KCl)溶液对膨胀土进行浸泡改良处理。自由膨胀率试验结果表明改良效果明显:10%KCl溶液可将自由膨胀率降低至32%,5%石灰溶液可将自由膨胀率降低至34%,都低于40%。上述提出的化学改良方法的有效性得到了试验的验证,可以为今后工程建设中膨胀土的改良提供参考。     

重庆紫色土抗侵蚀能力的粒组效应研究

严重的水土流失导致不同粒径的土壤颗粒流失,改变了土壤的抗侵蚀能力。为研究粒组缺失对土壤抗侵蚀能力的影响,以重庆地区紫色土为对象,采用去掉某一粒组颗粒后的土壤作为试验用土,重塑制样进行控制围压与吸力的三轴试验。基于试验所得黏聚力c、内摩擦角φ等强度指标,分析土壤侵蚀机理。结果表明:(1)相对于无粒组缺失的试样,缺失较大粒径(0.25 mm以上)的试样内部颗粒间表面摩擦力和咬合力更大,缺失较小粒径(0.25 mm以下)的土壤颗粒间表面摩擦力和咬合力较低;(2)随着围压的增大,土壤抗侵蚀能力均得到显著提高,缺失较大粒径(0.25mm以上)的试样级配良好,压实性好,抗侵蚀能力提高的比例更大;缺失较小粒径(0.25 mm以下)的试样级配不良,不易被压实,抗侵蚀能力提高的比例相对较小;(3)颗粒级配不同的土体在固结剪切中会形成悬浮-密实结构、骨架-密实结构和骨架-孔隙结构,且抗侵蚀能力大小排序为骨架-密实结构悬浮-密实结构骨架-孔隙结构,且当黏聚力大于10 kPa时,影响土壤抗侵蚀能力的主要是土壤的内摩擦角;(4)通过灰色关联法分析发现,中值粒径d_(30)与黏聚力c、内摩擦角φ值关联度较大,有效粒径d_(10)与c、φ值关联度较小,并且不均匀系数Cu、曲率系数Cc、限定粒径d_(60)、d_(30)、d_(10)均对土壤抗侵蚀能力有显著影响。研究结果可以为重庆紫色土地区浅层滑坡和水土流失发生机理的研究提供试验数据和科学依据。     

微生物固化砂质黏性紫色土的三轴抗剪强度与浸水抗压强度

实现复杂农区作物种植信息的精准、动态监测是中国农业精细化管理面临的迫切需求,而作物种植碎片化和异质性给作物遥感精细分类带来了诸多挑战,该文旨在探索基于高分辨率影像的地块尺度多种作物同步识别方法,以满足实时获取复杂农区作物详细分布信息需要。研究选取武汉市新洲北部为典型区,以WorldView-2影像为数据源,利用ReliefF-Pearson方法优选作物遥感特征,采用人工神经网络、K最近邻和随机森林算法进行作物分类,并对比分析其精度。研究发现：1）RVI、NDVI、相关性和边界长度等12个特征构成了地块尺度作物分类的相对较优特征,可在充分表征影像信息同时降低数据冗余;2）相比于人工神经网络和K最近邻算法,随机森林算法分类精度最高,其总体精度达79.07%;3）以光谱特征差异为作物区分基础,形状和纹理特征的使用能有效改善地块尺度作物分类精度,总体精度可提高4%左右;4）研究所采用的方法体系能有效提升复杂种植区地物分类精度,水稻、棉花、荷等主要作物以及裸旱地、裸水田等地物分类精度均达到了80%以上。研究成果可为复杂种植区作物遥感精细分类提供新的思路和方法借鉴,亦可为作物种植信息精准普查、土地利用精细化管理以及农业产业结构调整动态监测等提供参考。     

降低强膨胀土膨胀率提高抗剪强度的复合改良剂筛选

为减小膨胀土对土木工程设施和农业生态环境的严重危害,该文进行复合改良膨胀土方法的室内试验。利用离子交换、高分子成膜作用,使用不同配比的石灰(CaO)、氯化钾(KCl)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)、聚丙烯纤维组合对膨胀性土壤进行复合改良。通过54组自由膨胀率试验筛选出自由膨胀率低于40%且性价比高的改良组合(改良剂以质量分数计,下同):0.8%PVA+5%KCl、0.8%PVA+4%CaO。最后根据2种组合设计5组(天然膨胀土、添加0.6%聚丙烯纤维、0.8%PVA+5%KCl、0.8%PVA+5%KCl+0.6%聚丙烯纤维、0.8%PVA+4%CaO)三轴压缩剪切试验,测定抗剪强度并比较改良效果。自由膨胀率试验、三轴压缩剪切试验结果表明复合改良方法效果显著。经过0.8%PVA+5%KCl的混合溶液改性,并添加0.6%聚丙烯纤维改良后的土样自由膨胀率由130%降至27%,三轴抗剪强度提高15%;经过0.8%PVA+4%CaO的混合溶液改性的土样自由膨胀率由130%降至33%,三轴抗剪强度提高110%。研究表明:PVA的成膜效应能强化KCl、CaO对膨胀土水化膨胀的抑制作用;KCl、PVA对聚丙烯纤维提高抗剪强度有抑制作用;聚丙烯纤维能有效减少膨胀土裂隙的萌生,提高抗剪强度。该文提出的强膨胀土复合改良方法的有效性得到了室内试验的验证,可以为今后工程建设中膨胀土的改良、水土流失防治等提供参考。