东北寒区灌渠冻胀水分迁移规律试验研究

东北寒区渠道土体发生冻胀破坏情况较为常见,是影响灌溉渠道正常运行的一大隐患。水分迁移规律是冻胀研究中的一个重要课题。通过对农垦北安管局建设农场冻胀破坏严重渠道土体建立一维冻胀水分迁移模型,以冻结温度、初始含水量及干密度为因素进行封闭系统恒温单向正交试验。试验结果表明:冻胀发生后,水分由未冻区域向冻结区域迁移现象明显,冻结锋面处水分聚集程度最高。在试验条件下,水分迁移量随土壤初始含水量增大而增加,随冻结温度升高逐渐下降,土壤干密度对水分迁移影响较小。     

冻结对黄土灰土碾压质量的影响

通过对几组低温下不同冻结历时黄土三七灰土击实试验结果 ,与现场低温下施工碾压效果的对比分析表明 :冻结会对黄土灰土产生显著冻胀作用 ,直接影响碾压质量 ,当温度从 - 1℃降低到 - 9℃ ,土体压实干密度从 1 .58t/m3降至 1 .41 t/m3;在同一低温下冻结历时从 2 h增长到 6h,而土体压实干密度也相应降低 ;同时 ,最优含水量也相应减小 ,当土体含水量≤ 1 30 g/kg时 ,灰土碾压质量几乎不受冻结的影响 ,即黄土三七灰土冻结起始含水量为 1 30 g/kg。本研究还分析了灰土冻结的机理和发生发展过程 ,对灰土碾压冬季施工的工程质量评价和施工对策提供了理论和量化分析依据     

冻结对黄土灰土碾压质量的影响

通过对几组低温下不同冯结历时黄土枯七灰土击试验结果，与现场低温下施工碾压效果的对比分析表明，冻结会对黄土灰土产生显著冻胀作用，直接影响碾压质量，当温度从－１℃降低到－９℃，主体压实干密度从１．５８ｔ／ｍ＾３降至１．４１ｔ／ｍ＾３，在同一低温下冻结历时从２ｈ增长到６ｈ，而土体压实干密度也相应降低；同时最优含水量也相应减小，当土体含水量≤１３０ｇ／ｋｇ，灰土碾压质量几乎不受冻结的影响，即黄土三七灰土冻     

补水荷载条件下饱和粉质黏土冻胀融沉变形研究

针对地铁隧道人工冻结法施工过程中土层冻胀融沉变形控制难题,以上海地区典型重塑饱和粉质黏土为研究对象,开展了有无补水(无荷载)、不同荷载(补水)以及不同融沉方式下土体的冻胀融沉试验。试验结果表明：1)在相同的冷端温度和温度梯度下,补水条件致使冻结锋面稳定时所需的时间比不补水条件长;2)随着竖向荷载的增加,冻结锋面高度与冻结时间、冻结锋面平均移动速率之间的关系均为一阶衰减指数函数;3)随着竖向荷载的增加,土体的冻胀变形、补水量和最终融沉量均减小,说明荷载抑制土体冻胀的同时也抑制土体融沉;4)相同荷载条件下,土体经冻融后,在卸载融沉方式下发生膨胀,而在加载融沉方式下发生沉降,且沉降量随着荷载的增加而增大。     

HEC固化土施工技术参数对其抗压强度的影响

为了获得固化土施工技术参数对其力学性能的影响规律,通过不同条件下的抗压强度试验和击实试验,研究了固化剂掺入比(固化剂与土体质量比)、压实系数、养护方式对固化土抗压强度的影响,测定了不同条件下固化土的最大干密度和最优含水量。结果表明,固化剂掺入比为1∶8时,固化土最大干密度最高,达1.78 g/cm3;固化土抗压强度随固化剂掺入比的增大而增加,固化剂掺入比超过1∶8后,压实系数为0.95时,固化土抗压强度增幅明显降低;压实系数是影响固化土抗压强度的主要因素,其取值宜为0.95~1.0;养护方式也是影响固化土抗压强度的重要因素,适合的养护方式为塑料薄膜覆盖28 d。     

粉质黏土粘聚力影响因素显著性分析

本文以位山灌区粉质黏土为研究对象,制备不同干密度、含水率的试样进行差异性冻融处理,冻融循环结束后对土样进行直剪试验,并对试验数据的影响因素显著性分析,结合分析结果建立粘聚力回归方程。结果表明:土体粘聚力与含水率、冻融循环次数呈负相关,与干密度呈正相关,土体粘聚力在冻融循环1～2次之后显著降低,低密度、低含水率的土体在冻融作用下粘聚力下降幅度较大;经多次冻融循环后土体粘聚力趋于稳定;各因素对粉质黏土粘聚力影响存在差异,不同影响因素对土体粘聚力的影响表现为:干密度含水率冻融次数。     

工程陶瓷高效深磨温度场的有限元仿真

在磨削温度实验的基础上,运用有限元法对工程陶瓷氧化铝及部分稳定氧化锆进行了高效深磨磨削温度场的仿真研究,得出了干磨及湿磨两种状态下工程陶瓷磨削温度场的分布;并分析了磨削温度梯度对工程陶瓷热裂纹的影响.结果表明:随着砂轮线速度增加,磨削温度场温度梯度增大;而随着磨削深度增大,不同材料的磨削温度梯度变化不同,且磨削温度梯度与磨削热裂纹的产生有一定的对应关系.     

膨胀土地基增湿变形的离心模型试验研究

【目的】根据渠道地基的运行特点,对浸水条件下的膨胀土渠道地基进行离心模拟试验。【方法】将模型离心加速度增加到60g,然后浸水并保持水头8.5 cm,再用各种传感器测量浸水过程中模型的表面位移、内部土压力和吸力。【结果】在上覆水压力作用下,膨胀土先发生压缩,然后由于水分浸入发生轻微膨胀,并导致侧压力系数逐渐增大。试验后对模型含水量和干密度的测定表明,模型内形成了含水量梯度,干密度随深度逐渐增加而增大。【结论】模型变形和内部土压力变化是模型内部含水量变化的结果,同时也受上覆压力影响;基质吸力主要与含水量有关,受重力加速度变化的影响较小。     

重塑黏土导热系数影响因素灰色关联分析

土壤的导热系数是影响土壤源热泵系统换热的重要因素,利用瞬态平面热源法分别测定不同因素影响下黏土的导热系数,分析黏土导热系数与干密度、含水率、固结压力等影响因素之间的关系,并应用灰色关联分析理论对黏土导热系数进行因素关联分析。结果表明,随着干密度、含水率、固结压力的增大,导热系数均呈增大趋势,但当含水率、固结压力较大时,导热系数随它们增加的增大趋势变缓;灰色关联分析结果表明,对黏土导热系数影响最大的是干密度,土体含水率、固结压力对导热系数的影响相当。     

反复冻融法对枸杞多糖溶出率的研究

[目的]探究反复冻融法对枸杞多糖溶出率的影响。[方法]通过对解冻温度、冻结时间、冻融次数、冻结温度进行单因素试验及正交试验,验证反复冻融法对枸杞多糖的提取效果影响。[结果]当温度低于45℃时,枸杞多糖的溶出率随温度的升高而升高,当温度高于45℃时,枸杞多糖的溶出率却降低;随着冻融次数的增多,枸杞多糖的溶出率逐渐增大,但超过3次以后溶出率提升并不明显;随着冻结时间的增长,枸杞多糖的溶出率逐渐增大,当冻结时间超过3 h后,枸杞多糖溶出率趋于平稳,无明显变化;随着冻结温度的降低,枸杞多糖的融出率逐渐增大,当冻结温度低于-24℃后,枸杞多糖融出率趋于平稳,无明显变化。[结论]反复冻融法提取枸杞多糖的最佳工艺组合为:解冻温度45℃,冻融次数4次,冻结时间3 h,冻结温度-28℃。     

非饱和黄土的结构变化特性

以陕西杨凌原状黄土和人工结构性黄土为研究对象,通过非饱和黄土的压缩试验获取的基本资料,求取非饱和黄土在不同结构状态下的综合结构势参数,研究了黄土在压缩试验状态下的结构变化特性。结果表明,对于原状结构黄土,含水率对结构性参数影响明显,含水率愈低同一压力下对应的结构性参数愈大,尤其在低含水率区域,含水率变化强烈影响黄土的结构性;对于人工结构性黄土,黄土的结构性受密度、含水率和水泥含量的耦合因素影响,总体表现为干密度愈低、含水率愈小、水泥含量愈高,黄土的结构性愈强。     

油松根系与土壤摩擦性能研究

为探索林木根系与土壤的摩擦性能,在含水率和土壤干密度一定的条件下,采用施加拔出荷载对油松单根进行直接拔出试验,分析了根系埋深和加载速率对拔出过程和根土摩擦力的影响。实验表明,根系在拔出过程中有明显的阶段特性,在不同埋深和不同加载速率情况下,根土摩擦力和根系直径之间均呈幂函数关系,根土摩擦力和产生最大摩擦力时的滑移均随着根系埋深和加载速率的增大而增大。      

晋西黄土残塬沟壑区塬坡坡面土壤水分特征分析

通过对黄土残塬区坡面土壤水分规律研究,阐明塬坡坡面的土壤水分特征。采用烘干称重法测定土壤含水量。研究结果表明:整地方式对坡面土壤含水率有较大影响;坡度与坡向对坡面土壤含水率亦有较大影响。相同下垫面条件下,小坡度阴坡土壤含水率要远大于大坡度阳坡土壤含水率;整地、坡度、坡向三者对坡面土壤含水率的影响,坡向影响最大,其次为坡度、整地。     

木薯寒冻害等级划分指标研究

[目的]探索木薯寒害冻害等级划分的形态指标及方法。[方法]开展室内人工模拟木薯寒害冻害试验。在极端低温0～4℃条件下处理1～3 d,置室内,7、20 d后观察。[结果]茎杆芽眼死坏率和块根黑斑占切面比率均随温度的降低而增加,随低温持续时间延长而增加;茎杆干枯率不完全呈规律性变化;茎杆变色损伤率、髓部变色率及乳胶的量的变化率小或表现不明显。[结论]茎杆芽眼死坏率适合作为木薯茎杆寒冻害等级划分形态指标;块根黑斑占切面比率适合作为木薯块根的寒冻害等级划分形态指标。同时,确定了木薯寒害冻害等级划分标准。     

麦田封闭半封闭麦草覆盖耕作保水栽培技术体系的研究

为解决黄土高原丘陵旱地小麦缺水的问题,在晋南万荣、晋中灵石连续两年的旱地条件下进行麦草覆盖与耕作试验,结果表明,在干旱条件下,所有不同生育时期的覆盖与对照相比都有十分明显的增产效果,而且具有调温保墒,提高水分生产效率和水分利用效率的作用。同时研究表明采用伏深耕施肥+全程覆盖的方法是抗旱高产、节能省工的捷径。通过试验形成了一套休闲期麦草覆盖封闭耕作栽培的旱作技术体系。     

Long Term Effects of Farming System on Soil Water Content and Dry Soil Layer in Deep Loess Profile of Loess Tableland in China

Soil water is strongly affected by land use/cover in the Loess Plateau in China. Water stored in thick loessal soils is one of the most important resources regulating vegetation growth. However, soil water in the deep loess profile, which is critical for maintaining the function of the “soil water pool” is rarely studied because deep profile soil samples are difficult to collect. In this study, four experimental plots were established in 2005 to represent different farming systems on the Changwu Tableland: fallow land, fertilized cropland, unfertilized cropland, and continuous alfalfa. The soil water content in the 15-m-deep loess profiles was monitored continuously from 2007 to 2012 with the neutron probe technique. The results showed that temporal variations in soil water profiles differed among the four farming systems. Under fallow land, the soil water content increased gradually over time, first in the surface layers and later in the deep soil layers. In contrast, the soil water content decreased gradually under continuous alfalfa. The distributions of soil water in deep soil layers under both fertilized and unfertilized cropland were relatively stable over time. Thus farming system significantly affected soil water content. Seven years after the start of the experiment, the soil water contents in the 15-m-deep profiles averaged 23.4% under fallow land, 20.3% under fertilized cropland, 21.6% under unfertilized cropland, and 16.0% under continuous alfalfa. Compared to measurements at the start of the experiment, both fallow land and unfertilized cropland increased soil water storage in the 15-m loess profiles. In contrast, continuous alfalfa reduced soil water storage. Fertilized cropland has no significant effect on soil water storage. These results suggest that deep soil water can be replenished under the fallow and unfertilized farming systems. Dry soil layers (i.e., those which have soil water content less than the stable field water capacity) in the subsoil of the Changwu Tableland region can be classified as either temporary dry soil layers or persistent dry soil layers. Temporary dry soil layers, which typically form under annual crops, often disappear during wet years. Persistent dry soil layers generally develop under perennial vegetation. Even after removing the vegetation, persistent dry soil layers remain for several decades. This study provides information useful for the conservation and utilization of soil water resources in the Loess Tableland.     

波涌沟灌条件下土壤水分入渗室内试验研究

根据波涌沟灌的水流特点和水分入渗特性,采用正交试验法对黄土高原沙壤土水平沟进行了水分入渗室内模拟试验.结果表明,沙壤土水平沟波涌灌溉的入渗率随周期数的增加而降低,但减渗效应主要取决于第2周期.已湿润的土壤表面,减渗层基本形成后,入渗率随供水时间的延长而减少、随停水时间的延长而增大;入渗开始后的1～5 min,水平侧渗和垂直下渗近似相等,湿润体剖面近似半圆形,随入渗时间延长,垂直下渗率越来越大于水平侧渗率.     

甘肃旱地黄土含水量与土壤电阻关系研究

基于土壤湿度电阻法测量基本原理,设计了一种通过直接测量土壤电阻获得土壤含水量的测量装置,对甘肃旱地黄土土壤含水量与土壤电阻关系进行试验研究,揭示了黄土土壤含水量与土壤电阻关系的基本变化规律,通过对实测值进行拟合得到黄土土壤含水量与土壤电阻关系的数学模型。结果表明:在土壤质量含水量w≥8.5%时,土壤电阻值与土壤含水量的关系稳定且重复精度高;当w<8.5%时,随着土壤含水量的减小,土壤电阻值急剧增加。     

咸灌条件下秸秆覆盖对冬小麦生长发育的影响

本研究于2008~2009年在河北省农林科学院旱作节水试验站进行。在咸灌条件下,以不覆盖为对照,研究了秸秆覆盖对0~10 cm地温、地上干物质积累、穗分化进程、作物产量、土壤盐分和水分等的影响。结果表明：秸秆覆盖对0~5 cm土壤地温影响较大,对5~10 cm土壤温度影响相对较小,穗分化期秸秆覆盖处理较不覆盖（对照）地温低;覆盖处理较不覆盖的穗分化期叶面积和地上干物质积累少,穗分化进程慢;在作物蒸发量低的情况下,覆盖处理对土壤盐分的积累较裸地处理低而土壤水分含量高;从产量和土壤盐分角度考虑,在小麦生长季适当地进行秸秆覆盖较裸地效果好。     

不同覆膜方式对旱地大豆农田土壤水热特征及产量的影响

为探求不同覆膜方式对旱地农田土壤水温变化规律、降水利用特征和作物产量的影响。在甘肃中部半干旱地区,通过田间小区试验,研究全膜微垄沟播(PMRF)、全膜双垄沟播(PDRF)、全膜覆土穴播(PSH)、全膜平铺穴播(PH)和传统露地条播(CK)对大豆农田土壤水热特征及产量的影响。结果表明,与CK相比,PMRF'、PSH使播前至苗期0~100cm土壤含水量分别提高5.2%、12.2%;分枝期分别高13.6%、21.8%;PMRF'、PH提高开花至结荚期的土壤含水量分别为12.5%、7.7%。4种地膜覆盖处理有效提高大豆农田全生育期的土壤温度,其中,PMRF‘、PDRF处理大豆分枝期之前增温幅度较大、开花期之后温度变化幅度较小。与CK相比,地膜覆盖使籽粒增产36.9%~77.2%,其中PMRF籽粒产量达到2 500kg·hm~(-2),较PDRF、PSH、PH分别高7.2%、23.1%、29.4%。PMRF、PDRF'较CK耗水量分别降低5.2%和12.8%,水分利用效率分别提高86.8%、89.6%。全膜垄作沟播能够调控土壤的水温条件,提高大豆产量与水分利用效率,特别是全膜微垄沟播增产、增效效应较好,是旱作区进一步挖掘降水潜力和高产大豆创建的有效途径。