基于改进Topp模型的红黏土介电特性试验研究

【目的】探讨红黏土介电特性的影响因素并提升Topp模型精度。【方法】以云南红黏土为例,开展以干密度、含水率、温度为变量的介电特性试验,分析不同条件下红黏土相对介电常数的变化规律,构建红黏土相对介电常数模型并对含水率进行预测。【结果】红黏土相对介电常数与含水率、温度、干密度呈正相关,影响因素的相关性程度依次为:含水率>温度>干密度。恒温条件下,Topp模型拟合精度较高;当温度发生变化时,Topp模型拟合精度显著降低。【结论】不同温度条件下Topp模型拟合得到的相对介电常数(ε_r)与体积含水率(θ)的关系存在较大差异,引入温度改进后的Topp模型精度明显提高。     

加筋率和含水率对木纤维红黏土边坡稳定性的影响

为了研究木纤维在不同含水率下对红黏土边坡稳定性的影响,采用直剪试验和边坡稳定性模拟分析方法,对加筋率为0（素土）、0.5%、2.5%和5.0%共4个处理在5个不同含水率水平下的木纤维加筋红黏土试样测定土体黏聚力和内摩擦角,分析边坡土体的最小安全系数。结果表明:加筋率越高,土体内摩擦角越小,黏聚力越大,木纤维主要以提高黏聚力来增强土体稳定性;木纤维红黏土在含水率＜25%时,木纤维能增强抗剪强度,提高边坡最小安全系数,且加筋率越高,抗剪强度和最小安全系数越大,边坡稳定性越好。      

重金属污染对土壤介电特性的影响规律研究

研究重金属污染对土壤介电特性的影响规律,可为高频物探设备及地质雷达探测重金属污染以及评价提供重要的理论依据。以土壤铬(Cr)、镉(Cd)、铅(Pb)污染为例,在细砂、粉土、黏土3种土样中分别加入不同质量浓度的Cr、Cd、Pb污染液,利用介电常数仪测定不同含水率下土样的介电常数的变化特征,分析Cr、Cd、Pb污染液质量浓度、土壤含水率以及土壤颗粒粗细对介电常数的影响规律。结果表明,细砂、粉土、黏土在无污染条件下,控制介电常数变化的主导因素是土壤含水率和颗粒粒度径;在加入Cr、Cd、Pb污染液的情况下,当含水率大于15%,尤其是大于20%时,3种土样的介电常数均随重金属污染液质量浓度的增大而显著增大。土壤颗粒越细、越偏黏性,其介电常数对重金属污染质量浓度的变化越敏感。利用高频物探设备和地质雷达探测土壤重金属污染时,在黏性介质中,对Cr、Cd、Pb污染的探测效果好。     

基于深梁试样的压实黏土抗拉强度试验研究

将深梁试样引入压实黏土抗拉强度测试中，分析了不同含水率和干密度条件下的抗裂特性演化规律，包括荷载-挠度曲线、抗拉强度和能量参数。结果表明：压实黏土破坏模式与含水率密切相关，不受干密度影响；含水率和干密度对压实黏土试样抗拉强度影响显著，抗拉强度含水率升高先增大后减小，随干密度增大呈线性递增；断裂耗散能随含水率增大呈先增大后减小变化，高含水率时裂纹延展耗能更多。弹性储备能和裂缝延展能随试样干密度增大逐渐增大，弹性储备能增幅更大。     

砂土斥水性与含水率关系的试验研究及理想模型分析

为了探究土壤斥水性与含水率的关系,采用滴水渗透时间法进行室内试验,基于理想土壤颗粒模型,通过接触角变化进行理论分析,研究了不同含水率下砂土斥水性质的变化规律。结果表明:砂土斥水性随含水率的增大表现出以1.5%~2%含水率范围为拐点的先增大后减小的单峰曲线变化趋势;砂土自身斥水强度越高,其斥水持续时间的峰值越大,对应的土壤含水率值越小,且表现出斥水性质的下阈值含水率也相对越小;滴水渗透时间法和接触角法对土壤斥水性的判定存在差异,其实质是二者分别从土壤的斥水持久性和斥水强度两个角度对斥水性质进行评价。以上研究结果可为斥水土壤的研究奠定基础。     

多次冻融循环条件下格栅加筋黏土土体上部含水率变化规律试验研究

路基土体冻融后表层含水率的增加,使其承载能力急剧下降,路面破坏严重。以沈阳市北二环加筋土工程为背景,根据加筋黏土选用的不同的填料压实度K、加筋间距δ和初始含水率ω0,安排二次正交旋转组合设计试验,得出多次冻融循环条件下不同加筋黏土试件上部含水率变化值Δω。通过分析试验数据和数学计算,得出试件上部含水率变化值Δω关于填料压实度、加筋间距和初始含水率的回归方程,并对方程和各影响因素进行显著性检验。利用所得方程计算其他试验条件下的Δω值,结果表明计算值和试验值较为吻合,即所得方程可用于格栅加筋土体多次冻融循环后土体上部含水率变化值Δω的初步计算。同时,根据回归方程分析各因素对Δω的影响规律,为工程实践提供理论参考。     

土壤质地对机采棉土壤水热状况及生长发育影响研究

为了进一步明确玛纳斯河流域土壤质地对机采棉水热状况及生长发育的影响,通过测坑试验,对3种不同土壤质地(壤土、砂土、黏土)下的土壤温度、土壤含水率、机采棉、株高、叶面积及产量进行了对比分析。结果表明,不同土壤质地条件下地温日变化及不同时间段温度增量表现为:砂土黏土壤土;不同土壤质地条件下0~60 cm和0~100 cm土层土壤质量含水率大小顺序为:黏土壤土砂土;不同土壤质地下机采棉的生长及产量均表现为壤土黏土砂土。研究认为壤土质地种植机采棉,提高了其生育前期的土壤温度,有效保持了土壤水分,有利于其生长发育。因此,为了提高水分利用效率及产量,建议玛纳斯河流域应增加壤土质地种植机采棉的比例。     

水稻颗粒玻璃化转变的试验研究

通过水稻颗粒玻璃化转变的试验，测量了不同干燥条件下水稻颗粒的玻璃化转变温度，探讨了干燥条件对水稻颗粒玻璃化转变的影响，研究了水稻颗粒含水率和玻璃化转变温度的关系，建立了水稻颗粒玻璃化转变温度与颗粒含水率的数学模型。     

不同初始条件下分散性土动强度特性的试验研究

分散性土颗粒较细,透水性较弱,在低含盐量水或纯净水中细颗粒之间的联结力大部分甚至全部消失,在动荷载作用下容易产生超静孔隙水压力,导致强度减小或丧失。通过动扭剪试验,研究分散性土在不同的含水率（10％～22％）、围压（50-150kPa）和干密度（1．35～1．65g／cm。）条件下的动力特性。结果表明：含水率、围压和干密度影响土颗粒间的接触作用,从而影响试样的动强度。试验发现：其他初始条件相同的情况下,试样的含水率越低,其抗剪强度越大;围压越大,其抗剪强度越大;干密度越大,试样的抗剪强度越大;三者中以含水率对试样的动强度的影响最为显著。动强度参数丸和已的值随试样的干密度的增加而增大;在围压相同的情况下,分散性土的动强度随破坏振次的增加而减小。     

干寒区耕作性土壤基本性质及其对土壤抗蚀能力影响的研究

通过对内蒙古阴山北麓农牧交错带耕作性土地地表土壤抗剪强度、地温、含水率等的现场测试，综合现场采取土样的实验室实验数据。得出抗剪强度随地温的升高呈二次曲线减小。在地表含水率日变化幅度(0．8％-1．2％)不大的情况下，抗剪强度随含水率的增大呈现降低趋势．这是由于伴随表土温度及表土水分运移的日变化过程，地表形成了一层致密、粗细颗粒相间的痴皮，痂皮的强度反映了该地区表土抗蚀能力的强弱。本文也比较了2003年初冬与2004年3月表土颗粒分析试验数据，结果显示：表土在冻融和风力侵蚀的共同作用下，细微颗粒在组成和结构上发生了重大变化．这些组成成份含量的变化，致使表土抗蚀能力急剧减小。风蚀更容易发生。     

花生基本物理特性试验研究

以辽宁主栽品种花育23和四粒红为例,研究花生荚果及籽粒生理特性,为花生脱壳机的设计提供理论参数和依据。试验表明,随着含水率的增加,花生米三轴尺寸、三轴算术平均径、几何平均径均增大,且三轴算术平均径、几何平均径与含水率之间存在较好的线性相关,相关系数分别为R=0.9814和R=0.98146。花生米在5种不同的含水率下,球度变化很小,即含水率对花生米球度影响不大。任何含水率下,四粒红花生荚果粒质量的平均值都大于花育23,而花育23花生米粒质量的平均值大于四粒红,四粒红花生荚果的壳厚与花育23的壳厚基本相同,这是由两品种花生的不同物理特性决定的。     

花生基本物理特性试验研究

以辽宁主栽品种花育23和四粒红为例,研究花生荚果及籽粒生理特性,为花生脱壳机的设计提供理论参数和依据.试验表明,随着含水率的增加,花生米三轴尺寸、三轴算术平均径、几何平均径均增大,且三轴算术平均径、几何平均径与含水率之间存在较好的线性相关,相关系数分别为R=0.981 4和R-0.98146.花生米在5种不同的含水率下,球度变化很小,即含水率对花生米球度影响不大.任何含水率下,四粒红花生荚果粒质量的平均值都大于花育23,而花育23花生米粒质量的平均值大于四粒红,四粒红花生荚果的壳厚与花育23的壳厚基本相同,这是由两品种花生的不同物理特性决定的.     

滴灌条件下层状土壤滞盐作用的试验研究

为了探讨滴灌条件下黏土夹层在层状土壤中的滞盐作用,针对不同构型的层状土壤进行土柱滴灌入渗试验,试验中,均质土壤为松沙土和轻壤土;层状土构型为松沙土夹轻黏土和轻壤土夹轻黏土;其中,均质土柱灌水量分别为88.5、106.2、135.7mm;而层状土柱灌水量为170.7mm。结果表明,均质土壤湿润锋附近的积盐现象是由于土壤含水率较低、水分运移速度慢,对盐分的携带能力低而导致的;盐分将随着灌水量的增大而向土壤深层运移并被排除。层状土中的黏土夹层对盐分运移具有明显的阻滞作用,使盐分在黏土层中大幅增加。土层之间的渗透性差异越大,黏土夹层的滞盐作用越强。除此以外,黏土夹层具有拟半透膜作用,使水分比盐分更容易穿过黏土夹层,增加夹层下部土壤含水率。     

含水率变化对伊犁黄土变形和剪切特性的影响

通过研究伊犁黄土含水率变化对变形、剪切特性的作用效应,揭示含水率的变化对伊犁黄土变形、剪切性能作用规律,对今后伊犁建设工程具有一定的指导意义。试验采用新疆伊犁地区重塑黄土、原状黄土作为研究对象,制备不同含水率条件下的黄土试样,对其进行压缩试验和直剪试验,分析含水率变化对伊犁黄土变形及抗剪强度指标的影响。随着含水率的增大,相同垂直压力条件下伊犁黄土的孔隙比逐渐减小,压缩模量逐渐减小;而伊犁黄土抗剪强度逐渐减小,抗剪强度指标中凝聚力逐渐减小,内摩擦角变化不大。     

非灌期层状结构包气带含水率特征

包气带岩性、厚度和结构具有很强的时空变异性，包气带水分运移规律受其特征影响十分复杂。以野外钻孔和剖面调查为依据，总结了宁北灌区包气带岩性、厚度和结构特征；以3种典型层状结构包气带试验土柱为代表，探讨了非灌期层状结构包气带含水率特征。结果表明：(1)宁北灌区包气带岩性主要有粉砂、细砂、粉土、粉质黏土、黏土和砂卵砾石等；岩性结构既有单一岩性，又有上细下粗或者上粗下细的层状结构；(2)包气带厚度变化和结构特征受灌溉活动控制，包气带厚度整体上具有灌期小于非灌期的特点；(3)层状结构包气带土壤含水率在岩性界面处产生突变，当水分从细颗粒层进入粗颗粒层时，岩性界面处土壤含水率急剧减小，而由粗颗粒层进入细颗粒层时，岩性界面处土壤含水率急剧增大。     

平面应变条件下非饱和黄土强度特性分析

在边坡、挡土墙、地基、土石坝等众多实际工程中,土体一般处于平面应变状态。针对目前对黄土在平面应变下的强度的试验研究较少的情况,用真三轴仪改进后的平面应变仪,进行了陕北子洲非饱和重塑黄土在不同含水率和不同侧向压力条件下的强度特性试验,分析含水率和侧向压力对土体强度影响,结果表明：在含水率相同的情况下,土体的强度随着侧向压力σ3从50kPa增加到200kPa而显著增大;在σ3相同的情况下,含水率为7％和12％时土体的强度变化不大,含水率为17％时的土体的强度显著低于7％和12％含水率下土体的强度。在影响土体侧向变形的因素中,侧向力σ3的影响大于含水率的影响。     

砒砂岩重塑土力学特性及本构模型试验研究

为研究含水率和围压对砒砂岩重塑土力学特性的影响,采用TSZ-6A全自动静三轴仪进行三轴剪切试验.试验结果表明:随着围压的增大,土体抗剪强度逐渐变大;含水率越大,土体抗剪强度越小,并且两者都近似呈线性变化的趋势.以含水率、围压为影响因素,依据邓肯-张模型建立了砒砂岩重塑土的本构模型.应用该模型对不同含水率、围压下砒砂岩重塑土的应力-应变关系进行预测,预测结果与实测结果接近,表明以含水率、围压为参数建立的预测模型能较好地反映砒砂岩重塑土的本构关系.研究可为砒砂岩土在工程建设中的应用提供基础理论依据.     

电磁波辐射法大颗粒谷物含水率测试试验台研制

为了进行大颗粒谷物的含水率测量试验,设计了一种基于电磁波辐射法的大颗粒谷物含水率检测试验台。试验台由信号发生器、驱动电机、变频器、升运绞龙及无线通讯模块组成,可通过比较接收线圈接收电磁耦合后的畸变信号与发射信号,建立起信号变化与谷物含水率的关系,实现对谷物含水率的在线测量。本试验台具有测量速度快、结构简单及成本低廉等优点,满足了农业上对粮食水分的测量要求。     

基于JKR粘结模型的蚯蚓粪基质离散元法参数标定

为确定不同含水率下蚯蚓粪基质的多种参数,提出了通过测定基质含水率,预测休止角,通过休止角合理推测其他参数的思路,并提出了一种散体休止角测定方法。以休止角作为参照,基于JKR粘结模型,使用离散元参数标定的方法,从与蚯蚓粪基质颗粒有关的10个参数中,筛选出颗粒间静摩擦因数、颗粒间滚动摩擦因数和JKR表面能3个对休止角影响显著的参数,建立了休止角与这3个显著参数之间的二次多项式回归模型。试验结果表明,该模型可以根据休止角预测蚯蚓粪基质参数,根据预测得到的参数建立离散元模型,休止角仿真结果与实际试验结果较为接近,差异分别为1.53%和0.22%。同时测定了不同含水率下蚯蚓粪基质的休止角,建立了休止角与含水率之间的关系模型。研究结果可为其他类似散体物料休止角的测定提供参考,并提供了一种通过测定易于测定的参数(如含水率)来推导其他难测参数的思路。     

气象因子与黑枸杞叶水势的关系及其灌水周期

以黑枸杞叶水势与气象因子之间的关系为基础,进一步研究叶水势和土壤含水率对黑枸杞形态指标的影响,目的是确定黑枸杞的最长灌水周期。黑枸杞不同灌水期的气象因子(气温、相对湿度、风速、大气压、太阳辐射、紫外线辐射)、土壤温度及叶面温度与叶水势之间的关系进行了分析。结果表明:黑枸杞叶水势与气象因子之间存在密切的关系,因此,以黑枸杞形态指标、叶水势与土壤含水率的变化过程作为依据确定了最长的灌水周期。根据土壤含水率的变化过程与黑枸杞形态指标的影响可知:当地黑枸杞的最长灌水周期不能超过22d。为确定黑枸杞灌水次数及灌水周期提供依据。