EN-1固化剂对4种土壤抗剪强度的影响

[目的]为了探讨离子固化剂路邦EN-1对黄土性土壤的固化性能。[方法]对(土娄)图土、风沙土、黄绵土、黄棕壤4种土在不同固化剂掺量、养护龄期的固化进行了直剪试验。[结果]路邦EN-1固化剂可以有效提高4种土壤的抗剪强度,特别是大幅度提高了(土娄)和黄棕壤的黏聚力。[结论]固化剂的掺量并非越大越好,掺入量过多反而会降低土壤的抗剪强度。掺量为0.01%,养护时间为28d时固化效果最佳。路邦EN-1固化剂适用于黏粒含量较大的土壤,不适用于砂粒含量较大的土壤。     

EN-1固化剂对土壤抗崩性的影响

[目的]探讨EN-1固化剂对土壤抗崩性的影响,为固持河岸边坡提供理论依据。[方法]应用室内静水崩解试验,研究添加EN-1固化剂比例为0(素土),0.05%,0.10%,0.15%,0.20%和0.30%水平时,分别在压实度0.85,0.90和0.95状态下,养护3,7和15d的崩解量和崩解速率。[结果]在试验设计的EN-1固化剂掺入量、养护龄期和压实度范围内,随EN-1固化剂掺入量的增加、养护龄期的延长和压实度的增大,固化土的崩解量较素土显著减小。[结论]从固化剂的有效利用率和经济的角度考虑,当EN-1固化剂掺量为0.20%时,养护龄期为7d及以上时,压实度为0.90及以上时抗崩解固土性能较好。     

含盐铁尾矿砂在机械沙障中的固化性能

[目的]针对荒漠区交通干线的风沙灾害问题,利用当地含盐铁尾矿砂为原料进行固化性能试验,用于制备新型机械沙障实现以废治灾。[方法]采用普通硅酸盐水泥与华夏一号离子固化剂来固化含盐铁尾矿砂,通过干湿循环、冻融循环、自然风化试验后试样抗压强度变化综合评价其耐久性,并深入分析了孔隙结构的改变对耐久性能的影响机理。[结果] 7%～10%的水泥掺量就可以使固化试样的强度达到2MPa以上,复掺0.2‰的离子固化剂后可明显改善固化试样的强度和耐久性;孔隙结构分析表明,耐久性试验中,由于水汽及盐的迁移使试样的总孔体积增大,中孔或大孔占比增加,但未出现连通超大孔洞,强度损失小。[结论]利用含盐铁尾矿砂作为一种工程材料,通过水泥与离子固化剂将其固化后可制备防风固沙用机械沙障,强度与耐久性均可满足工程要求,具有实际应用价值。     

盐溶液浸泡养护固化土的耐久性分析

基于改善固化土养护环境的思路,提出了用硅酸钠、硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液以及饱和石灰水养护固化土,以期达到提高固化土的耐久性,延长固化土使用寿命的目的。通过无侧限抗压强度试验、干湿循环试验、冻融循环试验以及扫描电子显微镜试验对两种盐溶液养护进行了对比研究。试验结果表明,硅酸钠、硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液养护与饱和石灰水养护均可提高固化土的强度、抗干湿循环以及抗冻融循环的耐久性;硅酸钠、硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液养护对强度和耐久性的提高优于饱和石灰水养护;微观结构分析表明,两种溶液养护固化土生成了较多致密的凝胶物质,增加了黏聚力,降低了孔隙率,减少了大孔隙。     

一种新型可控黏土复合膏浆在动水地层防渗中的应用

[目的]研究一种新型可控黏土复合膏浆在动水地层中的防渗应用,治理岩溶地区的水库堤坝渗漏以及大量架空结构的土(堆)石围堰的渗漏问题等。[方法]采用试验的方法,研究掺入新型外加剂具有流动度低,凝结时间可控以及良好的抗水流冲释能力的复合膏浆在动水地层的防渗堵漏效果。[结果]使用固化剂和速凝剂,其掺入量对膏浆的抗水流冲释能力、初凝时间以及流动度均有显著影响,从而可以通过固化剂和速凝剂掺入量的不同来有效的调节复合膏浆的物理力学性质,使其达到工程要求。[结论]采用此种可控黏土复合膏浆处理含有强透水砂卵石的动水地层的渗漏问题,可以使渗漏地层的防渗能力有效地大幅度提高,处理效果显著。     

疏浚淤泥的固化试验研究

采用一种成分可调的水泥系土壤固化剂对太湖清淤工程的3种代表性淤泥质土(HH-4、HH-10、LM-2)进行了固化试验，以研究太湖淤泥固化后用于路基填筑的可行性，确定固化剂各组分的质量分数，掺入固化剂的最佳质量分数以及固化土的强度变化特性。结果表明：当固化剂质量分数为6%时，3种固化土均能满足路堤填料的规范要求，但加固HH-10土样时，需要提高固化剂中A、D、F组分的质量分数。由于土样颗粒级配和化学成分的不同，HH-4固化土具有较高的早期强度，LM-2固化土具有较高的后期强度。疏浚淤泥固化并用于路基填筑，避免了淤泥的长期占地堆放，既减少了环境污染，又保护了土地资源，经济和社会效益显著。     

基于两种计算模型的油松与元宝枫根系固土效能分析

[目的]定量分析北方常见植物(油松、元宝枫)根系对提高土壤抗剪能力的作用,为更好地评价植物根系固土效能提供理论基础。[方法]选取不同根系面积比(RAR)的油松(Pinus tabulaeformis)根土复合体、元宝枫(Acer truncatum)根土复合体及素土分别进行了不同垂直压力下的直剪试验,得出了油松根土复合体、元宝枫根土复合体及素土的抗剪强度增量。并通过根系的拉伸试验测定了植物根系的抗拉强度,同时使用Wu的根土复合体模型和Pollen的纤维束模型对抗剪强度增量进行模拟并与实际测定的抗剪强度增量进行对比分析。[结果](1)根系主要通过增强土壤的黏聚力来增强土壤的抗剪切强度;(2)植物根系抗拉强度、拔出强度与根系直径都符合幂函数关系,抗拉强度和拔出强度大小存在阈值,根系大于2mm时,根系拔出强度小于根系抗拉强度,小于2mm时则反之;(3)Wu的根土复合体模型高估植物根系固土效果值平均为26.81%,而纤维束模型对根系提高土壤抗剪强度则平均高估9.82%。[结论]相对于Wu模型,纤维束模型对土壤的固土效果的计算更为准确。     

SSA土壤固化剂对黄土击实、抗剪及渗透特性的影响

为了探讨土壤固化剂对黄土力学特性的影响,通过黄土样中加入SSA土壤固化剂前后的击实试验、直剪试验和渗透试验的对比分析,研究了固化剂掺量、养护龄期与固化土击实、抗剪强度及渗透特性的关系。结果表明,随SSA土壤固化剂掺量增加,固化土的最优含水率有所降低,最大干密度有所增大;固化土的抗剪强度指标黏聚力和内摩擦角随固化剂掺量的增加和养护龄期的延长而增大,渗透系数随固化剂掺量的增加和养护龄期的延长而减小。在实际应用中,建议SSA固化剂最佳掺量为1%,养护龄期至少7 d以上。     

花棒沙柳根与土及土与土界面直剪摩擦试验与数值模拟

花棒和沙柳是毛乌素沙地中分布最广泛的优良防风固沙树种,在固定流动沙丘和半流动沙丘上效果明显。为了探索花棒和沙柳根-土界面的摩擦特性,该文选取毛乌素沙地5 a生人工种植花棒、沙柳的根系为研究对象,通过直剪摩擦试验研究界面类型、土壤含水率和垂直荷载对花棒、沙柳根-土界面以及素土-素土界面摩擦特性的影响,并采用有限元软件对直剪摩擦试验进行数值模拟。结果表明:花棒和沙柳根系对土壤抗剪强度的提高作用与根-土界面的黏聚力无关,与摩擦角有关。花棒根-界面的摩擦角显著高于素土-素土和沙柳根-土界面(P0.05)。土壤含水率的变化对根-土界面的黏聚力与摩擦角的影响规律相似,旱季和雨季对根系提高土壤抗剪强度的作用有显著影响(P0.05)。根-土界面的抗剪强度与垂直荷载的关系同样满足莫尔-库伦准则,本构关系为双曲线。花棒根-土界面抗剪强度极显著高于素土-素土界面和沙柳根-土界面(P0.01),从抵抗根-土位移的角度,花棒的固沙效果优于沙柳。该文所采用的应力、位移边界条件和Coulomb摩擦模型,模拟计算的根-土界面和素土-素土界面的抗剪强度与试验结果基本一致(最大相对误差10%),因此根-土界面的直剪摩擦试验可以通过本文所建立的有限元数值模型来模拟。研究结果可为根系固土作用的理论研究和防风固沙树种的筛选提供参考。     

黄土地区渠道防渗固化剂初探

为了在渠道防渗工程中推广应用新型土壤固化剂,基于关中黄土引入了几种不同类型的固化剂。从击实、无侧限抗压、渗透、冻融等方面进行了固化土性能试验。结果表明,黄土在掺用了固化剂后,最优含水量有所降低,最大干密度得到提高,压实性能向好的方面发展。在浸水条件下,不同类型固化土28d强度有所不同,从0强度到3.37MPa不等;固化黄土的渗透系数在8.59×10-6～1.81×10-7cm/s之间。填加不同固化剂的固化土对抵抗冻融循环的次数不尽相同,最大可达到20次。总之,将固化土直接用做渠道面层防渗材料,其耐久性远不如混凝土,但好的固化土具有的基本性能,也为其作为复合防渗材料的一部分或在低等级渠道防渗工程中使用提供了可能。     

土壤固化技术应用于戈壁荒漠区水土保持工程的试验研究

依托输变电项目工程,对高强高耐水土壤固化剂(HEC)应用于戈壁荒漠区3种典型土壤的固化效果进行了室内试验研究.试验以无侧限抗压强度要达到1.5 MPa为标准,分别对影响固化效果的养护龄期、固化剂掺量等因素进行了对比分析.结果表明,在养护龄期7d以上,固化剂掺量达到8％以上时,固化剂对3种土壤的固化效果能够达到设计要求.通过对固化样本的力学性能、渗透性能、干缩性能等测试后表明,样本的各项性能均能满足输变电线路工程的水土保持要求.     

4种不同植被群落类型表土的抗蚀力学特性

[目的]研究黄土高原农林业生产表层土壤水土流失,为该区域及其相似地区生态修复中树种选择及配置提供科学依据。[方法]以杨树+柠条乔灌混交林、杨树纯林、油松常绿针叶林和柠条灌木纯林下4种不同植被群落类型下表土为对象,进行抗剪力学特性研究,并分析土壤含水率对其力学特性的影响力。[结果]在测试表土含水率2.5%～12.5%范围内,4种不同植被类型及裸地对照样地土壤结皮抗剪强度和黏聚力均随着土壤含水率的增加呈增大的趋势,表明在一定范围内表土湿润程度的增加对提高土壤表层抗蚀能力起到积极作用;4种不同植被群落类型表土抗剪强度和黏聚力的值均显著大于裸地的值,说明水土保持的林草措施对表层土壤结构的改善起到了促进作用,从而提高了表层土壤的抗侵蚀能力;在测试含水率2.5%～12.5%范围内随着含水率的增加各样地表土内摩擦角无明显的变化规律。[结论] 4种不同植被群落类型中柠条+杨树混交林下表土抗剪强度、黏聚力总体表现最大,这也从另外一方面说明了水土保持的林草措施中营造混交林的优越性。     

水稻秸秆纤维地膜制造工艺参数优化

为规模化生产与塑料地膜除草和保墒等同、价格相当的生物质基生物降解地膜提供技术支撑,该文对用水稻秸秆纤维制取地膜的工艺进行了探讨。以水稻秸秆纤维为主要原料,添加KP浆板（木材纤维）、湿强剂、松香以及矾土等环保助剂,利用常规抄纸工艺,采用五因素五水平1/2实施正交旋转中心组合试验设计的方法,以打浆度、混合比、定量、湿强剂、调节剂为影响因素,选取干抗张力、湿抗张力、施胶度为性能指标,进行了试验研究。研究结果表明：在定量90 g/m2,调节剂0.2%,湿强剂0.8%,混合比低于 68%,打浆度大于45°SR的参数组合下,水稻秸秆纤维地膜的干抗张力大于30 N,湿抗张力大于10 N,施胶度大于100 s。优化后的参数可满足地膜田间覆盖机械性能要求。     

尖萼金丝桃根系对边坡土体抗剪强度的影响

[目的]探讨根系单根抗拉拔强度对边坡土体抗剪强度的影响,定量分析根系对边坡土体抗剪强度的增强作用,为评价植物根系增强边坡土体抗剪切性能提供依据。[方法]以2 a生尖萼金丝桃根系及其组成的根土复合体为研究对象,分别进行室内单根拉拔试验和根土复合体剪切试验,获得根系的抗拉强度及根土复合体试样黏聚力值;在此基础上分析根系抗拉强度与根土复合体黏聚力值之间的关系。[结果]尖萼金丝桃根系抗拉强度与根系直径存在负向幂函数关系,相关性系数均大于0.92;根系拉拔位移、抗拉拔力均与根系直径呈正相关关系,拉拔位移与抗拉拔力之间也表现为显著正相关关系;抗拉强度与根系直径、拉拔位移、抗拉拔力两两之间均呈负相关关系;根土复合体的黏聚力相较于无根素土均有不同程度的增长,增幅达17.25%～94.76%,黏聚力、黏聚力增长率均与根土面积比、根土体积比呈正相关关系。[结论]尖萼金丝桃根系拉拔特征对边坡土体抗剪强度产生显著的影响,边坡土体抗剪切性能评价指标与根系拉拔特征变化密切相关。     

养护龄期对改良膨胀土无侧限抗压强度试验的影响

以湖北省宜昌市某公路膨胀土为研究对象,分别采用不同掺量的石灰、水泥、粉煤灰、风化砂对膨胀土进行改良。在经过7,14和28d标准条件养生后,进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明,上述4种材料均能有效地提高改良膨胀土的无侧限抗压强度,在最初的14d内,水泥改良膨胀土的强度增长较为明显,后期随着养护龄期的增长,无侧限抗压强度增长速率较缓慢;石灰改良膨胀土的无侧限抗压强度值随着养护龄期的增加,一直保持近似直线形的增长趋势;粉煤灰改良膨胀土的无侧限抗压强度亦随着养护龄期的增长而呈直线增长,但其值小于石灰改良膨胀土;养护龄期对风化砂改良膨胀土的无侧限抗压强度影响很小。     

有机质浸染砂水泥土的力学特性及本构关系

为研究海南省海湾地区分布的有机质浸染砂水泥土的力学特性,该文首先对有机质浸染砂水泥土和标准砂水泥土进行无侧限抗压强度对比试验(采用配合比均为熟石灰掺入比7.5%、水泥掺入比20%、水灰比0.45),定量分析养护龄期对其无侧限抗压强度及试样破坏形式的影响。然后对有机质浸染砂水泥土进行单轴抗压试验,获得了水泥土材料的应力-应变全过程曲线、刚度变化规律以及改进邓肯-张本构模型。结果表明:1)有机质浸染砂水泥土试样的破坏类型为塑性剪切破坏和脆性剪切破坏;2)有机质浸染砂水泥土抗压强度随着养护龄期的增加基本呈指数形式增长,但在养护龄期14 d后,增长速度逐渐降低并趋于稳定;3)随着养护龄期增长,水泥土刚度增加。在加载初期,水泥土切线模量随着轴向应变增加而增大,呈现刚度硬化现象;4)基于单轴抗压试验得到应力-应变全过程曲线,可分为2个阶段:塑性阶段、软化阶段;5)通过对应力-应变全曲线的描述,得到了修正的邓肯-张模型,确定模型参数后,与实测数据对比发现,该修正模型可以模拟有机质浸染砂水泥土的应力-应变关系。     

稻米淀粉糊老化动力学研究

以不同类型稻米为原料，用旋转粘度仪研究较稀浓度淀粉糊的老化动力学，以预测和控制稻米淀粉糊老化。结果表明：稻米淀粉糊呈假塑性流体的特征，随存放时间的延长，其流变指数上升，淀粉糊的刚性增大。用流变指数和一级化学反应动力学模型能较好的描述淀粉糊的老化特性。淀粉糊的老化与其分散相的凝聚、沉淀和连续相的特性有关。淀粉糊中直链淀粉和支链淀粉的相互作用会使其老化进一步加深。     

植被对含碎石土壤坡面降雨入渗和径流侵蚀的影响

[目的]研究植被对含碎石土壤坡面入渗和径流侵蚀的影响,为合理配置三峡地区含碎石土壤坡面植被提供科学依据。[方法]在建立的径流小区内铺设含碎石土壤,并配置不同种类、不同覆盖度的植被,进行人工降雨试验。[结果]各类小区径流量排序为:裸坡灌木坡面草本坡面草灌混合坡面,入渗量与径流量排序相反,有植被覆盖坡面的壤中流大于裸坡;入渗率服从对数函数规律,产流强度呈幂函数变化;草地对水沙的调控机制更多的是直接拦沙;累计径流量和累计侵蚀量的关系均满足幂函数形式。[结论]植被措施可有效地减少含碎石土壤坡面的水土流失,不同的植被措施减少的效益不同。