镉污染红黏土电阻率特性及其评价模型研究

为探究重金属污染物镉对红黏土电阻率特性的影响特征,制备不同含水率、干密度、镉含量的红黏土试样,采用二极法进行电阻率测试,分析不同因素与红黏土电阻率的关系,建立镉污染红黏土电阻率评价模型。结果表明,镉污染红黏土电阻率随着干密度、含水率和温度的增加均呈下降趋势,干密度小于1.30 g·cm^-3范围内电阻率急剧下降,随后电阻率逐渐减小并趋于稳定;在不同镉含量条件下随着含水率增加电阻率逐渐减小,在干密度为1.20 g·cm^-3时电阻率下降最显著;在干密度、含水率相同条件下,0℃以上温度变化对电阻率的影响不明显,镉溶液掺入量增加导致电阻率逐渐减小,当镉含量小于100 mg·kg^-1时电阻率变化幅度较大。综合考虑电阻率随干密度、含水率和温度变化特征,引入体积含水量建立镉污染红黏土电阻率评价模型,拟合精度较高(R²=0.939 9),实测值与模型值较吻合,平均绝对百分比误差和均方根误差分别为4.77%、0.07。该模型可为红黏土地区重金属镉污染度的电法快速检测提供理论模型参考,为区域性红黏土耕地质量评价提供便捷分...     

基于Geo-studio心墙内高渗透区渗透特性研究

黏土心墙土石坝是我国应用最广泛坝型之一,其优点是适应地基变形能力较强、对地质条件要求较低、就地取材、造价低等。土石坝因自身构造特点存在渗流问题,渗透破坏是诱发土石坝失稳破坏的主要原因。心墙作为防渗体会因质量问题或施工不当等易出现高渗透区域,促使坝体发生渗透破坏,威胁坝体安全。以黑龙江省通河县二甲沟水库的黏土心墙土石坝为研究对象,采用二维有限元数值模拟技术和大数据统计分析方法,研究高渗透区域心墙对土石坝渗流场的影响。结果表明,高渗透区域显著提高坝体渗漏速率及渗漏量,提高心墙出逸点高程,增加局部孔隙水压力,影响心墙右侧（下游）渗流场。随着高渗透区域位置升高,坝体渗漏量逐步减少,心墙出逸点高程逐渐降低,孔隙水压力升高区域逐渐扩大,加剧对单宽渗漏量及心墙出逸点高程影响。高渗透区位置处于距坝基2、7、12和17 m时,引发区域内孔压偏高18%、50%、60%以及90%以上。当高渗透区域渗透系数增加时,位于中位高渗透区域的土体孔隙水压力偏高区域有缩小趋势。研究结果可为未来依据大坝监测数据作渗流反演分析及动态安全监控和评估提供参考,保证大坝在整个生命周期中具有连续性控制,提高坝体安全性。     

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。     

崩岗土体电化学加固对抗剪特性的影响

本研究利用自制的室内电渗排水固结装置,对福建省安溪县典型崩岗红土层、砂土层、碎屑层进行电动加固试验.通电过程中通过改变CaCl_2溶液浓度,分析3个土层电流、排水量及排水速率变化特征,研究电化学加固对土体含水率及抗剪强度的影响.结果表明:电化学加固下,红土层的抗剪强度与CaCl_2溶液浓度成正相关关系,当CaCl_2溶液浓度为35%时加固效果最好,但同时土体含水率和抗剪强度分布不均现象明显,阴极区域含水率和粘聚力分别比阳极区域大50.11%和36.01%;相比于普通电渗法,砂土层、碎屑层阳极区域粘聚力分别增加了107.27%、93.98%,阳极区域土体抗剪强度有显著提高,中间区域及阴极区域受CaCl_2溶液浓度影响的规律不明显.     

加筋作用对冻融后土体性质变化规律的影响

为探究初始含水率、压实度、加筋间距、冻融次数、冻结温度和上部荷载等因素对土体冻融作用强弱的影响,以沈阳地区粉质黏土为研究对象,采用25组室内冻融循环正交试验分别测得各因素组合下土体上、中、下3个部位冻融后土体含水率,利用SPSS软件拟合不同影响因素组合下各高度处的含水率的回归方程,分析了各因素在垂直方向上对含水率变化规律的影响。结果表明:冻融循环为1次且冻结温度分别为-5,-10,-15℃或冻融循环为3次且冻结温度分别为-5,-10,-15,-20,-25℃时,冻融后土体上部含水率较大,其他加筋方式均呈现下部含水率较大。其中,当加筋间距为150mm和200mm时,冻融后土体含水率值呈现为下部>中部>上部。土体内加入格栅有利于冻融后液态水的下渗。当初始含水率相同时,冻融后土体各高度处的含水率随冻融次数的增加而增加。加筋间距对冻融后土体中部和下部含水率的影响最为显著,与冻融次数的交互作用对中部含水率有着显著影响。因此,较小的初始含水率和较小的加筋间距有利于增强冻融后土体的强度,为季冻区实际工程的施工提供理论基础,使加筋材料能够更合理化和高效化的利用。     

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。     

草本植物根系对土体加筋的效应

通过从野外直接挖取地毯草、弯叶画眉草、牛筋草根系,与海南地区红黏土随机混合制作成重塑加筋土复合体,分析不同含水率、不同含根率下,不同植物对土体的加筋效应。试验表明:植物根系能显著提高土体的抗剪强度,随着土体含根率的提高,根系土体的抗剪强度值越大;重塑根系土体的抗剪强度值随着土体含水率的降低而增加;重塑加筋土体的黏聚力随含根率增加而增加,随含水率的提高而降低;重塑加筋土体的内摩擦角有一定程度的提高,但是变化较小;弯叶画眉草重塑土体的加筋效果较好。     

洞庭湖区水泥改良软土的碾压特性研究

文章通过对现场低液限粉质黏土进行水泥土改良试验,分析不同含水率土体在不同水泥掺量下的碾压试验数据,得出洞庭湖区低液限粉质黏土的碾压参数,研究成果可为湖区类似土质的设计施工提供参考。     

冻融对粉质黏土强度指标的影响

依托同三高速公路扩建工程方正—哈尔滨段加宽一侧粉质黏土路基,采用室内三轴试验方法,研究了不同压实度、不同含水率下不同冻融次数后土体强度指标的变化规律。试验结果表明粉质黏土冻融后强度指标发生规律性变化:土的黏聚力损失随着冻融次数增多而增大,同一压实度下含水率高的土体黏聚力损失幅度较大;土的内摩擦角随着冻融次数的增多有逐渐增长的趋势,但增长幅度较小。运用Matlab对试验数据进行回归分析,建立了同一压实度下粉质黏土黏聚力、内摩擦角与含水率和冻融次数的回归方程。该方程能够直观模拟冻融对粉质黏土强度指标的影响规律,计算结果与实测结果吻合良好,可用于冻融后粉质黏土黏聚力和内摩擦角的计算。     

冻融及雪水入渗作用下土壤水盐运移特征研究

针对北疆冻融及雪水入渗作用下土壤水盐运移特征进行了监测。结果表明,越冬期各土层水盐随时间呈中等变异特征,盐分变异系数较含水率变异系数大,且含水率变异系数随深度的增加而减小。研究发现,雪水入渗能在一定程度上补给土壤水,尤其对0~60 cm 土层水盐分布影响较大,在消融期后期,这一土体是造成春季土壤次生盐渍化最危险的区域。     

江苏滨海盐渍土区水稻秸秆暗沟排水降渍试验

在江苏滨海盐渍土区,采用水稻秸秆为材料制作田间暗沟,避免就地焚烧污染环境,通过设置不同间距暗沟试验组合及对照,观测各试区地下水位埋深及土壤含水率。结果表明,使用水稻秸秆制作的暗沟可在雨后快速排除田间积水,较快降低土壤含水率,减少涝渍灾害;增加降雨入渗量,加大地下水排泄量,促进土体中的易溶盐分随水排出,有效控制深层高矿化度地下水水位上升,降低盐渍土壤返盐概率,最终达到加速盐渍土改良的目的。     

砂姜黑土界限含水率及适耕性研究

对砂姜黑土区不同类型耕地土壤进行了实地调查采样,以区域内分布的其他类型土壤作为对照,研究了河南省砂姜黑土区不同类型土壤的界限含水率,探讨了界限含水率与土壤其他物理性质之间的关系。结果表明,对照土壤塑性指数低于15.00,相比之下不同类型砂姜黑土的塑性指数总体较高,普通砂姜黑土超过3/4的样点塑性指数大于15.00,可塑性较强。普通砂姜黑土和残余黑土层土壤平均缩限含水率最低,胀缩性最强,而漂白砂姜黑土缩限高于对照土壤。虽然土壤可塑性和胀缩性均与黏粒含量呈正相关,但是这些性质受土壤活性或黏土矿物类型的影响却不相同。不同黏土矿物对土壤塑性的贡献为高岭石伊利石蒙脱石,而对胀缩性的贡献正好相反,为蒙脱石伊利石高岭石。土壤的吸湿水含水率与土壤界限含水率的相关性优于黏粒含量。以土壤最大吸湿水含水率与土壤不同界限含水率的关系构建一元线性回归模型,模型的残差标准差小于2%,可以用来较准确地预测土壤界限含水率。总体来说,砂姜黑土塑性指数较高,虽然有较大的适合耕作的含水率范围,但同时萎蔫系数比较高,因而含有较大部分的无效水分。因此,砂姜黑土最适合耕作并且有利于播种后种子发芽及幼苗生长的含水率为接近且不大于塑限时的含水率。     

间接地下滴灌水盐运移影响因素研究

为研究不同灌溉要素对间接地下滴灌土壤水盐运移的影响规律,通过小区试验,分析流量、灌水量及导水装置直径对间接地下滴灌条件下枣树根区水盐分布的影响。结果表明：增大流量或减小导水装置直径会使土壤表层的含水率提高;大灌水量、小流量会加大水分向下运移的深度;灌水量的增加显著增大主要根区含水率;流量、导水装置直径对水分的横向运移影响比灌水量更显著。     

基于人工神经网络的含水原油视粘度计算

对大庆含水原油视粘度与含水率、剪切速率和油温的关系进行了全面研究,结果表明,含水原油的视粘度是温度、含水率以及剪切速率的函数.在转相点以前,视粘度随含水量的上升而增加,且受温度影响较大,同时剪切速率的影响也相当明显.随着剪切速率的增加,转相点的视粘度明显下降.在转相点以后,视粘度随含水量的增加而降低,且受温度和剪切速率影响,乳状液视粘度进入高含水区后变化趋于平缓.运用人工神经网络的方法来模拟各种影响因素与含水原油视粘度之间的映射关系,建立了含水原油视粘度计算公式.这种方法综合考虑了温度、含水率以及剪切速率对含水原油的视粘度的影响,模型计算精度高,为准确计算高含水原油管道工艺参数奠定了基础.     

中国南海地区电缆工具与随钻工具在泥岩电阻率测量中的差异现象及原因探讨

在中国南海地区普遍存在泥岩中随钻电阻率低于电缆电阻率的现象。研究发现,介电影响和工具原理的差异是导致两类工具对泥岩电阻率测量差异的原因。首先,研究区深、浅层黏土矿物类型和地层水矿化度的差异导致该区深、浅层泥岩介电特征的差异,同时,随钻电阻率工具的介电校正只针对砂岩校正,未考虑泥岩及区域介电特征的差异,泥岩的介电影响校正不足,是造成随钻工具和电缆工具电阻率测量差异的主要因素;其次,电缆工具和随钻工具测量原理上的差异也是导致该现象的另一个因素。即便是同为随钻电阻率工具,不同服务公司工具采用的收发系统、频率不同,也会造成测量结果的差异。     

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。     

压实度对渠基土冻融特性的影响

压实法是直接减轻渠基土冻胀的措施之一，在以往的实际工程中已取得了良好的防冻胀效果。因此，寻求在冻结过程中压实度等因素对冻胀规律的影响是重中之重。以盘锦市盘山灌区低液限粉质黏土为研究对象，分别将渠基土的压实度控制为87%、92%、97%，在单向冻结条件下进行封闭和开放系统下的室内冻融循环试验，经历冻胀1次、冻融2次后再冻胀、冻融4次后再冻胀，分析压实度对低液限粉质黏土冻融特性的影响规律。结果表明：针对封闭系统而言，压实度的增大对冻结锋面的形成时间影响较小；针对开放系统而言，压实使冻结历时均延长且比同一压实度下封闭系统的更长；无论封闭系统还是开放系统，压实度越大的土体内部，冻结锋面的迁移速率越慢，因而土体内部水分迁移速率减慢，含水率降低；封闭系统下，集中表现为含水率向3 cm上部冻结锋面附近集中；开放系统下，补给层水源补给的水分迁移高度约至冻结层的50%；多次冻融循环会使土体压实度减小，随冻融循环次数增加，土体结构呈稳定状态；随压实度增加土体冻胀率显著降低，后趋于平稳，对土体进行二次压实可以明显减轻冻融破坏的发生程度。兼顾实际灌区施工条件和经济效益综合分析得出：封闭系统下，渠基土选取压实度...     

石漠化区多花木蓝和双荚决明根土复合体抗剪特性研究

石漠化地区土壤易流失,植被恢复难度大。选取贵州石漠化区有代表性的灌木树种多花木蓝和双荚决明为研究对象,采用四联直剪仪对多花木蓝和双荚决明根-石灰土重塑试样进行直剪试验,主要分析了根径、法向压力和含水率对根土复合体抗剪特性的影响。结果表明：植物根系的存在对土体抗剪强度有积极作用,主要以加筋的形式增强土体的抗剪强度,以根径2～3 mm对石漠化地区固坡护坡效果较好。法向压力对复合体抗剪特性的影响最显著,因其影响复合体的密实性来间接影响抗剪强度,表现为法向压力越大,土体密实性越好,根土复合体抗剪强度越大。根土复合体的抗剪强度随含水率的增加呈先增加后减小的趋势,在含水率14.3%时,根土复合体抗剪强度最大,固土效果最佳。2种植物中,多花木蓝总体上较双荚决明更能增强土体抗剪强度。本研究可为石漠化地区边坡绿化和水土保持树种的筛选及根径大小的控制提供参考。     

径向谐和激励下圆形隧道衬砌的动力稳定性

对径向谐和激励下圆形隧道的动力稳定性进行了研究，从动荷载下衬砌结构的振动方程出发，得到了隧道衬砌动力失稳临界频率计算公式，对可能影响隧道衬砌动力稳定性的因素进行了参数分析，探讨了系统参数，如地基土的性质、衬砌径厚比、外激励的性质以及系统的阻尼对衬砌动力稳定性的影响，计算结果表明：隧道周围土体的性质以及系统阻尼对衬砌的动力稳定性影响不大；相反，衬砌的厚度和外激励特性对衬砌的动力不稳定区域影响较大     

土体含水率和相对密实度变化与植物根系固坡效果

在土样中加入植物纤维,模拟植物根系的加筋作用,采用三轴试验,研究含水率和土体相对密实度的变化对植物根系复合土抗剪强度指标变化的影响.结果表明:土体越密实,植物根系加筋效果越明显,相对密实度为85％时,可使最大主应力差增加20％～ 30％;相对密实度为75％时,植物根系的加筋效果不明显.黏聚力和内摩擦角也表现出类似的情形,无论是否加筋,黏聚力首先随含水率的增加而增大,含水率超过14％后,随含水率增加而减小;含水率在14％时,植物根系加筋对黏聚力提高的效果最明显.内摩擦角基本上随含水率的增加而减小,含水率越大,植物根系对内摩擦影响越小.研究成果可对植物固坡的设计提供依据.