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.     

EN—1对砒砂岩固化土抗剪强度特征的影响

通过直剪试验,对添加EN—1后不同EN—1掺量、养护龄期、压实度和含水率的砒砂岩固化土的凝聚力和内摩擦角进行了测定。结果表明：在试验设计的EN—1掺量、养护龄期、压实度和含水率处理条件下,添加EN—1后,随EN—1掺量的增大和养护龄期的延长,砒砂岩固化土的抗剪强度较素土有不同程度的增大,当EN—1掺量为0.20%和养护龄期为30d时,其抗剪强度最大。添加EN—1后,砒砂岩固化土的抗剪强度随压实度的增大和含水率的减小而增大。因此,在砒砂岩地区实际应用EN—1固土护坡时,为使EN—1固化土具有良好的抗剪强度并满足工程需要,建议EN—1掺量为0.20%,养护龄期在7~15d之间,压实度大于95%,含水率略低于最优含水率为宜。     

养护龄期对粉煤灰改良氯盐渍土强度特性的影响分析

通过常规三轴抗剪强度试验,研究分析了采用粉煤灰改良氯盐渍土时,养护龄期（0 d,7 d,14 d,28 d）对剪切强度的影响效果,提出了强度变化的时间效应概念。研究结果表明：粉煤灰改良氯盐渍土的抗剪强度随着养护龄期的延长而逐渐增加;随着养护时间的发展,黏聚力变化趋势为先减小,再逐渐增加,内摩擦角的变化趋势为增加-减小-增加,且后期变化幅度不大。进一步说明了利用粉煤灰改良氯盐渍土工程特性的可行性。     

冻融循环下红色砒砂岩水泥土力学性能试验研究

为实现砒砂岩作为一种自然资源的潜在利用价值,提高砒砂岩有效利用,将鄂尔多斯市准格尔旗的红色砒砂岩加入不同掺量水泥制成砒砂岩水泥土,进行不同围压、不同冻融循环次数条件下的不固结不排水三轴试验,得到了砒砂岩水泥土的各力学参数的变化规律,并通过超景深三维显微镜对砒砂岩水泥土的细观结构进行观测.结果表明:砒砂岩水泥土的应力-应变曲线呈应变软化趋势,随水泥掺量的增加其黏聚力和内摩擦角呈线性增长的趋势.砒砂岩水泥土的内摩擦角受冻融循环影响较小,而黏聚力受冻融循环影响较大.水泥掺量越多,砒砂岩水泥土的抗冻性越好,但其脆性特征越明显.对细观结构的观测进一步验证了冻融使得低掺量水泥的固化土细观结构发生较大改变,导致内部空隙增大,而水泥土随水泥掺量的增加其内部结构更加致密,从而提高了水泥土的抗冻性.     

水泥掺量和龄期对渠道水泥土垫层抗拉强度的影响规律

水泥土作为一种土体加固改良技术,已得到广泛应用,但目前对影响水泥土抗裂能力的抗拉强度研究相对较少。以新疆伊犁一水电站引水渠道防渗垫层工程为对象,开展了伊犁黄土中掺水泥形成的水泥土单轴拉伸试验,并与素土抗拉强度对比,探讨水泥掺量、养护龄期对水泥土抗拉强度、极限拉应变的影响规律,提出了综合考虑水泥掺量、养护龄期的水泥土抗拉强度计算公式。同时,开展了水泥土的渗透试验,研究了水泥土的渗透特性规律。试验发现,水泥土的抗拉强度随水泥掺量的增加和养护龄期的增长而增大,且成型后7~14 d抗拉强度增大较为明显;水泥掺量为10%时水泥土的抗拉强度随水泥掺量的增大而增大的比率较大,大于10%后则增量趋缓;水泥土极限拉应变集中在1.6%~3.7%;养护条件对水泥土的抗渗能力影响很大。     

水泥粉煤灰炉渣煤矸石混合料的力学性能试验研究

【目的】研究水泥粉煤灰稳定炉渣-煤矸石混合料的力学性能,解决宁夏地区粉煤灰、炉渣和煤矸石等工业废渣大量堆积的问题。【方法】开展不同水泥掺量（3%、4%、5%、6%）及炉渣替代率（0%、25%、50%、75%、100%）混合料的无侧限抗压强度试验、劈裂强度试验、三轴试验和超声波试验,在此基础上,进行了5%水泥掺量50%炉渣替代率混合料的微观机理分析。【结果】炉渣替代率的增加会降低混合料的强度,而水泥掺量的增加会增大混合料的强度;建立了试件的无侧限抗压强度和劈裂强度的关系模型;在三轴试验中,试件的破坏形态受围压影响较大且表现为典型的剪切破坏;根据试验结果,拟合得到了炉渣替代率、水泥掺量与峰值应力和围压之间的关系公式;根据扫描电镜检测结果,发现试件的主要水化产物为C-S-H、AFt等;根据超声波试验结果,试件的无侧限抗压强度与振幅之间呈正相关性。【结论】因此,将粉煤灰、炉渣和煤矸石混合料用作大坝和路面基层铺筑可行,为粉煤灰、炉渣和煤矸石混合料的工程应用提供参考。     

稻壳灰对水泥基及混凝土性能影响的试验研究

通过对不同粉磨时间、不同掺量稻壳灰(RHA)水泥基试样需水量、凝结时间和水泥胶砂强度的测试,讨论了RHA掺量及粉磨时间对水泥需水量、凝结时间的影响。结果表明,掺加RHA会增大水泥需水量,延长水泥初凝、终凝时间,当稻壳灰粉磨时间为45 min,掺量为10%时,对水泥浆的需水量和凝结时间影响不大。通过研究稻壳灰活性确定了稻壳灰粉最佳磨时间为45 min,RHA、RHA/粉煤灰(FA)部分取代水泥后,混凝土7和28 d抗压强度与基准组相比均有所下降,56 d抗压强度得到提高,其中复掺10%RHA/5%FA效果最优,较基准混凝土抗压强度提高19%。采用RCM法和电通量法研究了RHA对混凝土抗氯离子渗透性能的影响,结果表明,掺10%RHA/15%FA后混凝土抗氯离子渗透性能得到改善,抗氯离子渗透性能排列顺序为:R10F15F25JZ。     

深层搅拌法水泥土室内配合比试验

软土地基常常采用水泥土搅拌法进行加固，介绍了某工程水泥加固土室内配合比的试验成果，通过不同水灰比、不同水泥掺量、掺外加剂以及喷粉的对比试验，分析了影响水泥土强度的主要因素:水泥掺量起到主要作用,水泥土无侧限抗压强度随水泥土单位体积水泥用量增加而增大,两者呈线性关系,根据试验结果,建立了水泥土单位体积水泥用量与无侧限度抗压强度线性回归方程;在同样的水泥掺量和水灰比下,水泥土的无侧限抗压强度随龄期增长而增大;掺外加剂对水泥土强度影响不大,可以不掺外加剂,喷浆和喷粉的试验结果满足设计要求.     

渠道土壤含水率的时空变化及渗漏模拟研究

【目的】探明渠道土壤含水率的时空变化及不同水深条件下渠道渗漏规律。【方法】采用恒水位静水试验,试验设置8个入渗水头,分析渠道土壤含水率的时空变化规律及不同水深、质地条件下渠道的累积入渗量及入渗速率的变化规律。基于田间层状土壤条件下开展的渠道渗漏试验,建立了二维空间上饱和-非饱和有压水头的土壤水分入渗模型,采用HYDRUS-2D软件对试验渠道及均质粉土、粉壤土的渠道进行模拟。【结果】①当土壤剖面存在分层界面时,临界面对水分入渗具有缓阻作用,分层界面底部达到饱和含水率的时间相应增长。到达一定时间后,缓阻现象消失,水分通过分层界面后,入渗呈线性均匀的变化。②利用HYDRUS-2D软件对试验渠道的水分入渗速率及累积入渗量进行模拟,经实测数据验证,试验模拟效果较好,用于渠道渗漏评价入渗速率和累积入渗量是可行的。随着渠道水深的增大,入渗速率增大,累积入渗量的变化越大。渠道水深与土壤水势梯度正相关,因而与渗漏通量正相关。③渠道土质越黏重,土粒间孔隙就越小,水流渗漏的阻力越大,水力传导度越小,土壤持水能力越大,渠道的渗漏损失越小。【结论】HYDRUS-2D软件可较好的模拟复杂条件下渠道渗漏规律,土壤的层状性对水分入渗具有缓阻现象,灌区改造优选黏性土壤可减小土壤水分入渗。     

宁夏季冻区骨干输水衬砌渠道冻害调查与原因分析

【目的】总结宁夏骨干输水衬砌渠道冻害现状,分析造成渠道冻害问题频发的主要原因。【方法】在对宁夏引黄灌区骨干渠道深入调研的基础上,总结冻害现状及特征规律,量化分析了不同影响因素对冻害影响程度。【结果】梯形断面主要发生错台、整体脱空、滑塌及开裂,弧底梯形断面主要发生坡脚、渠底开裂以及错台,弧形坡脚梯形断面主要发生坡脚开裂以及拱起破坏;渠道不同位置处的最大冻融深度随着地下水位埋深的增大而增大,地下水位埋深对最大冻融深影响的敏感程度顺序为:渠顶>1/2渠坡>渠底;各月平均地面冻深呈现阴坡>渠底>阳坡,冻结速率阴坡最大,阳坡与渠底冻结速率大小不一;东西走向阴坡冻深为阳坡的1.3～2.4倍不等,渠底位置冻深最大,阴坡坡脚次之;南北走向阴坡坡脚冻深为阳坡的1.1～2.0倍不等,渠底位置处冻深最小;不同结构型式对冻胀量不均匀程度影响:梯形>弧形坡脚梯形>弧底梯形渠道。【结论】破解宁夏引黄灌区骨干渠道冻害破坏严重的问题,仍需从解决高地下水位影响、混凝土材料性能提升、纵缝设置不规范突出问题出发,开展符合区域实际特点的滤透式衬砌结构优化研究,混凝土干湿、冻融、盐渍化交互影...     

翼柱型量水槽在3种常用渠道上的应用性能对比试验研究

翼柱型量水槽是一种新型量水槽,其应用在灌区具有成本低、便于修建、量水精度高的特点。【目的】探讨翼柱型量水槽在矩形渠道、梯形渠道、U形渠道上的适用范围。【方法】试验在矩形渠道、梯形渠道、U形渠道上分别设计3种收缩比的量水槽,在不同流量工况下进行试验,并对测流精度、佛汝德数、水头损失、壅水高度等进行比较分析。【结果】拟合出矩形渠道、梯形渠道、U形渠道不同收缩比量水槽的流量公式,平均误差分别为0.42%、1.34%、1.65%,均满足规范误差小于5%的要求;翼柱型量水槽在3种渠道上游佛汝德数Fr均小于0.4,在U形渠道上游Fr最小;翼柱型量水槽在3种渠道上最大临界淹没度均大于0.85,应用于U形渠道的最大临界淹没度最高;矩形渠道修筑翼柱型量水槽产生的水头损失占上游总水头比例最小。【结论】翼柱型量水槽可用于灌区节水续建配套,同一比降条件下,矩形渠道与U形渠道衔接位置应用翼柱型量水槽效果最佳。     

纳米二氧化硅对活性粉末混凝土力学性能影响的试验研究

活性粉末混凝土（RPC）是一种具有超高力学性能的新型水泥基复合材料,根据最大密实度理论配制而成。纳米SiO2比RPC中各成分的粒径都小,不但可以进一步物理填充其微小空隙,而且具有很高的火山灰活性。通过考虑水胶比、硅灰掺量、矿渣掺量三个因素,采用L9（3^4）正交设计,确定出RPC的基准配合比,再添加不同掺量的纳米SiO2,通过分析7d和28d的强度值,发现当纳米SiO2的掺量为0．5％～1％时,提高了RPC的抗折强度、抗压强度和劈拉强度。同时结合电镜扫描,发现纳米SiO2使水泥基体水化反应更加充分,并且改善了界面结构,降低了浆体的结构缺陷,从微观方面说明了纳米SiO2提高其力学性能的机理。     

阿拉善非耕地日光温室后墙土承载能力试验研究

为确定内蒙古阿拉善非耕地日光温室后墙砂性土及外加材料改良土的承载能力,通过正交试验的方法,对改良土样进行抗剪强度、抗压强度测试。对温室后墙实际需要的承载能力进行计算与分析,选择一种既能保证温室安全性且投入最少的材料组合方式。研究表明:随着水泥、固化剂添加量的增加,土样的抗剪强度、抗压强度逐步提升;水泥含量由1%提升到3%性能提高率最大,内摩擦角提高20%以上,黏聚力提高60%以上,抗压强度提高76.09%以上;3%水泥的两种组合掺入1%的固化剂能够保证温室的安全性且以较少的投入得到性能的大幅提升。该研究可为同类土质条件日光温室的建造提供借鉴。     

不同改良剂对红壤土水特征曲线及吸附强度的影响

【目的】向边坡土壤内加入改良剂会对土体水分产生较大影响,揭示此过程中土水特征曲线及吸附强度的变化规律可为采用改良剂进行边坡治理提供依据。【方法】通过测定不同配比的糯米胶、木纤维、糯米胶/木纤维混施的红壤土的基质吸力ψ和体积含水率θv,绘制土水特征曲线并分析典型特征参数变化;采用直剪试验测定不同改良剂红壤饱和状态的内摩擦角φ,结合Fredlund双应力变量抗剪强度理论,分析不同改良剂对红壤吸附强度τ_ψ的影响。【结果】(1)糯米胶和木纤维能提高土体饱和含水率θs,混合改良剂反之;糯米胶和混合改良剂会降低土水特征曲线的残余含水率θr,木纤维只有在较低或较高掺量时才会降低残余含水率,反之增高;3种改良剂均能提高土水特征曲线的进气值ψa,混合改良剂>糯米胶>木纤维;糯米胶会降低土水特征曲线的残余值ψr,木纤维反而增加残余值,混合改良剂介于二者之间且高于素土;糯米胶的土水特征曲线斜率|k|最大,其次是混合改良剂和木纤维。(2)不同改良剂红壤随θv降低,ψ增加,吸附强度τ_ψ增大,抗剪强度随ψ增加的速率减小。在23.73%～30.76%体积含水率...     

鄂尔多斯红色砒砂岩干湿循环作用下力学性能试验研究

为了分析鄂尔多斯市准格尔旗不同粒径砒砂岩的力学性能,进行不同干湿循环次数试验,得到了砒砂岩收缩变形和强度特性的变化规律.结果表明:<2.00 mm(原状砒砂岩)试样在3次干湿循环后收缩变化最大;0.50~1.00 mm试样一直缓慢收缩沉积;0.25~0.50 mm和<0.25 mm试样在第3次循环后土体的密实度达到最强.在此基础上,利用直剪仪测定其抗剪强度.在相同的垂直荷载下,发现<2.00 mm试样随着循环次数的增大,1~3次循环的过程中抗剪强度增加最大,之后小幅度增加;0.50~1.00 mm试样随循环次数的增加呈现出缓慢增长的趋势;0.25~0.50 mm和<0.25 mm试样随着循环次数的增加而先略有降低,之后稍有增加并逐渐保持稳定.砒砂岩内摩擦角变化,<2.00 mm和0.50~1.00 mm粒径随干湿循环次数增加而递增;而0.25~0.50 mm和<0.25 mm粒径内摩擦角几乎不变化.黏聚力变化,<2.00 mm 和0.50~1.00 mm试样呈现出先增大逐渐平缓的趋势;0.25~0.50 mm和<0.25 mm试样呈现先减小随后小幅度增大的趋势.     

“一带一路”倡议下甘肃省灰水足迹测度及GM(1,1)模型预测研究

【目的】研究"一带一路"倡议下甘肃省水资源利用情况。【方法】采用灰水足迹模型,分析了2003—2015年甘肃省剩余灰水足迹、灰水足迹效率、水环境荷载指数指标,运用GM(1,1)模型定量预测了2016—2020年甘肃省生活、工业和农业部门的灰水足迹。【结果】(1)2015年甘肃省的灰水足迹为115.2亿m3,各部门对灰水足迹的贡献度依次是:生活农业工业;(2)2003—2015年,灰水足迹总量呈上升趋势,但部分年段小幅下降,工业灰水大幅提高,增加了105.91%;(3)剩余灰水足迹总体呈上升趋势,2013—2015年增幅最大,增加了67.11%,说明甘肃省的水资源压力逐年加大,水污染不断加重、水质即将出现恶化;(4)灰水足迹效率提高了约2.3倍,表明在单位灰水足迹上能够创造出更多的GDP;甘肃省灰水足迹效率均值为38.62元/m3,与中国平均灰水足迹效率42.21元/m3相比,仍处较低水平;(5)水环境荷载指数呈波动上升趋势,在2003年基础上增长了1.2倍,2013年以来,该指数快速上升,逼近0.8,表明甘肃省的水环境压力在不断增大,所排污染物持续增多,存在水环境恶化风险。【结论】基于GM(1,1)模型预测,2016—2020年生活、工业灰水有所下降,到2020年将分别减少到6.976 9×109m3和3.569 9×109m3;农业灰水持续增长,2020年将达到7.620 6×109m3,对水资源构成较大威胁。