剑麻纤维-聚丙烯酰胺改良客土干缩开裂试验研究

裸露岩质边坡的数量随着基础设施建设规模和数量的不断增大,客土喷播技术作为一种有效的边坡护坡绿化技术可以改善岩质边坡的表层稳定性,但多种因素造成表层土体失水开裂,影响客土喷播的修复效果。针对此问题,采用剑麻纤维和聚丙烯酰胺(PAM)对客土进行改良,开展了不同土层厚度、剑麻纤维和聚丙烯酰胺(PAM)含量条件下干缩开裂试验,研究了不同条件对土体干燥失水、表面裂隙发育的影响,采用微观扫描技术(SEM)对改良后客土的内在结构变化进行了测试。结果表明:随土层厚度增大,改良土蒸发稳定时间有所延长,且土层厚度增大能有效抑制试样表面裂隙的发育。剑麻纤维和PAM的掺入有效延长了黏土蒸发的路径,且随着纤维和PAM含量增加土体蒸发速率逐渐降低,抑制了土体表层裂隙发育。PAM的强吸水性能够降低土体的蒸发速率,纤维的“桥接作用”可以抑制裂隙的扩展,提高土体的整体性。

不同类型生物胶复合黏土蒸发开裂规律研究

为研究黏土蒸发开裂规律,对素土试样;黄原胶、瓜尔胶及二者1∶1调和的混合胶复合黏土试样进行蒸发开裂试验,探究不同类型生物胶复合黏土试样含水率及蒸发速率随时间的变化情况,以及试样裂隙率和裂隙发育形态随含水率变化的特征情况。结合扫描电镜试验对复合黏土试样的微观结构及作用机理进一步分析。结果表明,土体试样蒸发过程经历表面自由水、内部自由水、弱结合水的散失,蒸发速率逐渐减小。蒸发过程中,裂隙的产生减少水分迁移路径,同时空气进入试样内部,使得试样渗透系数减小,二者相互作用使得蒸发速率动态平衡。当土体颗粒间作用力平衡时,裂隙不再发育,蒸发速率逐渐降低。生物胶的掺入使得试样抗开裂能力增强,裂隙发育减弱。

OPS型固化剂改良砂土工程特性试验研究

为了研究有机高分子固化剂(OPS型固化剂)改良砂土效果,开展了渗透、抗压、快剪和抗拉试验,分析了OPS含量和砂土干密度对改良效果的影响,并结合微观扫描电镜对OPS改良砂土机理进行了深入研究.试验结果表明,随OPS含量和砂土干密度的增大,改良砂土的渗透系数逐渐减小,相对渗透阻力系数逐渐增大,抗压强度、残余强度和黏聚力均增强.内摩擦角随OPS含量增加呈先增加再减小的变化趋势,当OPS掺量为2%~3%时达到峰值.抗拉强度与OPS含量呈线性关系,随干密度增加,抗拉强度先增加再减小,当干密度为1.5 g/cm3时,抗拉强度达到最大值70.38 kPa.OPS溶液在砂土中形成的高分子膜紧密地缠绕、包裹砂粒,填充砂土空隙,形成稳定的网络状结构,进而增强土颗粒间的相互作用,改善砂土的工程特性.

聚氨酯型固化剂加固砂性土抗压试验及破坏模式

针对砂性土结构松散的问题,采用聚氨酯型固化剂对其进行改良,对不同固化剂含量及养护时间的改良砂性土进行了无侧限抗压试验,并对其加固程度及破坏模式进行分析。结果表明:聚氨酯型固化剂改良的砂性土无侧限抗压强度得到一定程度的提高;当养护时间一定时,改良砂性土的抗压强度和残余强度随着固化剂含量增加而增加,峰值应变反而减小;当固化剂含量一定时,改良砂性土的抗压强度、残余强度及峰值应变均随着养护时间增加而增加;抗压强度、残余强度及峰值强度在含量为30%,养护时间为48h时,基本达到最佳加固效果;在无侧限压缩破坏后,养护初期的破坏形态为"X"形、"Y"形剪切带破坏,在养护中期为"花瓣状"破坏,养护后期为锥形缝合线状破坏。

基于BOFDA的砂—黏土互层垂向变形物理模型试验研究

地面沉降作为一种常见地质灾害对城市发展造成巨大威胁,有效监测土层的垂向变形过程是地面沉降防治的一项重要工作。文章采用布里渊光频域分析(BOFDA)技术,利用室内地面沉降模型,对砂黏土互层土体在排灌水循环中的垂向变形进行分布式监测,并结合固结压缩试验对土体的垂向变形进行分析。结果表明:黏土层为地面沉降的主要变形层;在排灌水循环中,土体也会经历地面沉降作为一种常见地质灾害对城市发展造成巨大威胁,有效监测土层的垂向变形过程是地面沉降防治的一项重要工作。文章采用布里渊光频域分析(BOFDA)技术,利用室内地面沉降模型,对砂—黏土互层土体在排灌水循环中的垂向变形进行分布式监测,并结合固结压缩试验对土体的垂向变形进行分析。结果表明:黏土层为地面沉降的主要变形层;在排灌水循环中,土体也会经历压缩—回弹的循环。此外,BOFDA分布式监测技术可以有效地捕捉砂—黏土互层土体在排灌水状态下的垂向变形情况,实现对地面沉降发育过程中土体垂向变形的实时监测。研究结果可为实现地面沉降的有效防治措施提供一定的参考依据。压缩回弹的循环。此外,BOFDA分布式监测技术可以有效地捕捉砂黏土互层土体在排灌水状态下的垂向变形情况,实现对地面沉降发育过程中土体垂向变形的实时监测。研究结果可为实现地面沉降的有效防治措施提供一定的参考依据。

高分子稳定剂加固河道边坡表层砂土室内试验研究

对河道岸坡坡面稳定性问题,采用聚氨酯型生态稳定剂对边坡表层砂土进行改良,通过室内试验对改良砂土强度特性、水稳定性与抗冲刷能力进行研究,并结合扫描电镜对稳定剂改良砂土的机理进行了深入分析.试验结果表明:稳定剂浓度与砂土干密度对改良砂土强度特性、水稳定性与抗冲刷能力有显著影响.(1)随着稳定剂浓度的增加,改良砂土的强度特性,水稳定性与抗冲刷能力逐渐增强,特别是对于砂土抗拉强度与水稳定性能的改善.(2)随干密度增加,改良砂土的峰值强度与残余强度、剪切强度以及水稳定性能增强;而改良砂土的抗拉强度在1.5g·cm^-3时最大,1.4g·cm^-3的次之,1.6g·cm^-3的最小.(3)稳定剂溶液与水反应生成的固化膜缠绕包裹砂粒,填充砂土空隙,在砂土中形成一种稳定的结构,很好地增强了砂粒间的粘结力,减小砂土空隙,进而改良砂土的工程性质.

基于DFOS的通州湾地区地面沉降监测与变形分析

以江苏省通州湾地区YD002钻孔为研究对象,建立了地面沉降DFOS(distributed fiber optic sensing)系统,对该地区第四纪沉积层的变形及地面沉降进行长期监测,并依据监测数据对该地区地面沉降的现状和趋势进行分析。结果表明:该地区目前的主要变形来源为抽水层上部承压含水层组垂向释水造成的土层压缩变形,地层整体呈压缩趋势,且各压缩层变形与地下水水位变化规律密切相关;相较于传统分层标,DFOS技术能够更加精细化地测量土层垂向的压缩-回弹变形。

有机聚合物复合纤维改良砂土无侧限抗压强度研究

为研究有机聚合物复合纤维改良砂土的抗压特性、变形规律与改良机理,通过无侧限抗压强度试验和数值模拟分析了改良砂土抗压变形过程的力链变化与微裂纹发育规律,给出了改良砂土的破坏与改良机理。结果表明:有机聚合物复合纤维能够有效提升砂土的抗压强度,随着有机聚合物含量的增大,改良砂土的无侧限抗压强度逐渐提高;随着有机聚合物含量与应变增大,改良砂土的力链演化与微裂纹发育明显改变,力链由环状和柱状结构转变为拱状结构,微裂纹总数量及张拉微裂纹增多,破坏由单一路径向多路径转变。有机聚合物复合纤维黏结、包裹砂粒以及三者相互耦合胶结有效提升了砂土的抗压特性;当荷载过大时,有机聚合物膜发生破裂,纤维逐渐断裂与滑脱,改良砂土网状结构逐渐失稳,砂粒被迫发生位移与旋转,形成局部微裂纹,最终发育、延伸形成裂隙造成破坏。

黄原胶-黏土复合基材岩坡生态修复试验研究

采用黄原胶与黏土形成黄原胶-黏土复合基材,通过室内试验对其强度、蒸发特性、抗冲刷性以及其对植被发芽生长的影响进行研究,并利用扫描电子显微镜对复合基材的微观结构进行分析与研究。研究结果表明:随着黄原胶含量的增加,复合基材的黏聚力呈现先增大后趋向于稳定的趋势,内摩擦角则不断增加。黄原胶可以有效改善复合基材的蒸发特性和抗冲刷特性。随黄原胶含量的增加,土体的平均蒸发速率明显降低,并使表层的开裂现象得到明显改善,土体的冲刷率不断地降低。黄原胶可以促进植被的生长,使种子的发芽时间提前,植被生长更加茂盛。但当黄原胶含量过大时,植被的发芽与生长被抑制。黄原胶可以在复合基材内部的形成大量的薄膜,填充土颗粒表面以及土颗粒之间的孔隙和裂缝,将土颗粒链接为一个整体,使复合基材的整体结构更加紧密。

基于聚氨酯复合基材的岩质边坡客土生态修复试验研究

为解决目前岩质边坡客土喷播生态修复中存在的客土基材滑落、坡面表层土流失严重和植被生长差等问题,采用聚氨酯有机高分子材料与土体结合组成聚氨酯复合基材,用于边坡生态修复。通过室内试验对其强度、抗冲刷性以及影响植被生长情况进行研究,并在典型岩质边坡上进行现场试验,对聚氨酯复合基材的有效性进行验证。研究结果表明:聚氨酯有机高分子对于复合基材的强度和抗冲刷性具有显著的提升作用,随着聚氨酯有机高分子浓度增加,聚氨酯复合基材的强度增加,抗冲刷能力提高。与未添加的试样进行对比,浓度为1%聚氨酯复合基材的强度为113.63 kPa,提高幅度约为95.45%;20%浓度试样的峰值冲刷量为28.8 g,降低幅度约为71.2%。聚氨酯有机高分子可以有效促进植被种子的发芽与生长。当聚氨酯有机高分子浓度由0%提高到10%时,种子的发芽率由12%提升到68%。但当聚氨酯有机高分子浓度过大时,会对植被的发芽和生长发生抑制作用。研究结果可为岩质边坡的生态防护提供一定的参考与借鉴。

高分子固化剂-植被复合改良砂土抗冲刷特性

通过在砂土边坡加入不同量的固化剂和纤维,研究高分子固化剂对植被生长的影响和复合改良砂土的抗冲刷能力,并通过扫描电镜对改良机理进行分析,得到以下结论:随着固化剂质量分数的增加,种子发芽率降低,而加入聚丙烯纤维后,植物生长情况更好。高分子固化剂与植物共同加固后的砂土坡面具有更好的抗冲刷能力,土体的黏聚力和内摩擦角均有明显增大。喷洒在砂土表层的高分子固化剂在边坡表层形成一定厚度的固化层,使得加固后的砂土具有较好的抗冲刷能力。边坡上的植物茎叶能够对降雨起到截留作用,避免水滴直接冲击砂土表层,且植物根系起到加筋作用,有效增大土体强度,从而使通过高分子固化剂和植被共同加固后的砂土坡面具有更好的抗冲刷能力。

岩质边坡表层黏性客土抗裂特性试验研究

客土喷播是当前对于裸露岩质边坡生态修复的一种常用技术。然而,边坡表层黏性客土在干旱的气候条件下,内部水分大量流失将容易产生干缩、开裂现象,进而影响坡面的整体稳定性,以及表面植被的生长。本文针对边坡表层黏性客土开裂问题,通过改变土体厚度,以及制备不同聚氨酯(PU)浓度的高分子复合黏性客土,开展一系列室内蒸发试验,以分析土体表面裂隙发育特征,并结合数字图像处理技术(PCAS),对裂隙网络的几何形态进行定量分析,进一步探究土体厚度和高分子添加剂浓度对其裂隙发育的影响。

有机复合客土基材接触面剪切力学特性试验

为研究高分子材料和接触面粗糙度对土-岩接触面剪切力学性能的影响,设计预制混凝土模块作为岩面相似材料,开展一系列改进型直剪试验,分析高分子材料和接触面粗糙度的影响规律,并结合扫描电镜试验深入揭示高分子材料的改良机制。结果表明,高分子材料主要通过提高黏聚力极大地改善基材土和接触面的剪切力学性能,掺量2%的基材试样黏聚力达41.76 kPa,提高了约3倍。掺量2%的不同接触面试样黏聚力提高了2~7倍;增大接触面粗糙度主要通过提高黏聚力增强接触面剪切力学性能,粗糙度为6.5 mm的不同接触面间黏聚力提升幅度为12.27~23.77 kPa,提高了0.4~3.9倍;对于平坦接触面和粗糙接触面,高分子材料对剪切性能的强化表现为两种不同模式;高分子材料与接触面粗糙度对接触面的剪切性能具有协同强化效应。

重金属污染土的工程性质及微观结构研究

利用纯净的粘土和重金属离子溶液,配制了不同含量的重金属污染土进行击实实验,获得了相对应的最优含水率,按照最优含水率重新配置土样,并通过直接剪切等其他工性试验,探讨了重金属的存在对土体工性的影响,在工性试验的同时,对不同的污染土进行SEM扫描,研究了其微观结构的变化规律,试验结果表明:土中重金属浓度的增加导致土中粘粒的含量逐渐减小,颗粒团聚,出现大孔隙,同时其工性变差,强度降低。

基于伪随机信号的磁电法渗漏模型试验

磁电法是近些年在国内兴起的一种电磁勘探方法,该方法在探测地下渗流等长走向的良导地质体方面具有技术优势,但是其抗干扰能力差,易受外部噪声影响,一直未能推广。近年来,伪随机信号在物探领域开始广泛应用,该技术通过对冲激响应及阶跃响应进行卷积运算来达到降噪目的,可极大地提升抗干扰能力,因此,本文结合磁电法的勘探原理及伪随机辨识系统的辨识原理,提出将伪随机信号应用于磁电法中来提高其抗干扰能力,并通过渗漏模型试验来对其抗干扰情况进行分析,结合模拟计算结果验证其可行性。试验结果表明该方法降噪能力显著,可基本消除外部磁场干扰,在渗漏通道上方峰值处其相对误差小于3%,具有极强的抗干扰能力,为今后相关探测仪器的开发奠定了基础。

“双一流”背景下贯通式地学拔尖创新人才培养模式探索——以河海大学为例

“双一流”建设要求培养更多的拔尖人才,尤其是具有良好创新能力的拔尖人才,这对高校的教育提出了新的发展方向。本文以河海大学地质工程专业拔尖人才创新能力贯通培养模式为基础,通过对培养目标与总体思路、培养方案与措施、初步培养成效等进行系列的介绍,为后续更多的地学拔尖人才创新能力贯通培养模式的探索提供宝贵的经验。

高聚物改良砂土强度特性和变形特征试验研究

基于高聚物加固砂土展开抗剪和抗压试验,分析了高聚物掺量、养护时间和干密度对加固砂土强度和变形特征的影响,并阐明其相关性,最后结合SEM图像揭示了高聚物加固砂土的破坏机制。结果表明:(1)3个研究变量对加固砂土抗压和抗剪强度有显著促进作用,其中高聚物含量和养护时间对抗剪强度的影响主要体现在黏聚力上,并且强度与养护时间强正相关,与高聚物含量和干密度中等正相关,可用对数函数(或线性函数)表示其关系;(2)3个研究变量增加时,试样剪切特征由剪切硬化型转变为剪切软化型、破坏位移逐渐减小(干密度减小时),轴向应力-应变曲线表现明显的峰后缓和现象并产生明显的变化,破坏模式以鼓胀并伴有裂缝为主,形态由E型逐渐变为G型(干密度减小时);(3)加固砂土变形特征与养护时间强正相关,与干密度中等负相关,而与高聚物含量相关性不显著,峰值应变与3个研究变量呈多项式(或线性)关系;(4)对于高聚物加固砂土,最佳掺量为约2%,养护24 h及以上时效果显著;(5)高聚物通过吸附、粘结和填充作用在砂粒间形成有效稳定的三维网状膜结构,从而改良砂土微观结构,高聚物在荷载下的变化类型占比决定了加固砂土的变形能力和破坏模式,而这与高聚物掺量、养护时间和干密度密切相关。

干湿循环条件下生物聚合物改良砂土强度特性

通过无侧限抗压强度试验和三轴剪切试验对生物聚合物(XG)/砂土复合材料强度特性进行研究,分析不同XG含量(与砂土质量比)和不同干湿循环次数对XG/砂土的强度特性的影响,并利用扫描电子显微镜和低场核磁共振分析仪对不同XG/砂土的微观结构进行分析与研究。研究结果表明:随着XG含量的增加,XG/砂土的无侧限抗压强度、峰值偏应力和黏聚力均发生增强,内摩擦角在27°~32°范围内变化。随着干湿循环的次数的增加,XG/砂土的无侧限抗压强度、峰值偏应力和黏聚力均发生一定的减小。当经历4次干湿循环时,XG/砂土的强度降幅为28.57%。随着干湿循环次数的继续增加,强度的降幅趋于平缓。生物聚合物可以在砂土表面和孔隙中形成大量的网状结构,大量的网状结构相互连接为网状膜将砂土连接为一个整体。环境中水分的变化会使得网状膜产生一定的损伤,使得XG/砂土的力学性质降低。但相较于未经改良的砂土,XG/砂土仍然拥有较强的结构性能和力学性能。