单轴压缩垃圾液污染黄土电阻率特征试验研究

为研究不同含水率、垃圾渗滤液浓度的原状污染黄土电阻率与压缩特征之间的关联,人工配置垃圾渗滤液对黄土进行预污染,制备了不同含水率、不同污染液浓度侵扰的黄土试样,并基于Fukue提出的固结仪-电阻率试验原理进行室内试验,分析了不同含水率和渗滤液浓度对电阻率的影响,进一步探讨了各含水率下不同污染试样压缩系数与电阻率特征值之间的定量关系。结果表明:污染液侵入后会导致土体电阻率急剧降低,不同污染浓度试样间电阻率的差值较小;低含水率时电阻率对水分的响应度更高,随含水率升高,响应度开始降低;在0~100 kPa应力下,电阻率出现骤降,当应力增加至100 kPa后,电阻率逐渐稳定;以垃圾渗滤液含水状态为中间变量,进一步拟合了压缩系数与电阻率特征值之间的关系,其呈现出指数递减趋势;最后提出不同孔隙水化学溶液下的利用电阻率特征值评价黄土受垃圾渗滤液污染程度影响的工程分级评价建议。

弱渗透性土中地下结构承受水压规律试验研究

为合理评估地下结构在使用寿命周期内的抗浮性能,设计一种多功能模型试验系统,模拟不同水力梯度作用下重塑黄土和粉质黏土中孔隙水压力的传递过程,开展竖向渗流条件和侧向渗流条件下两种土体介质中地下结构承受水压变化规律试验;基于修正K-C(Kozeny-Carman)渗流理论提出用于描述弱渗透性土体介质中孔压竖向传递的数学模型。研究结果表明:在相同水力梯度作用下粉质黏土中同一测点的孔压值较重塑黄土中小,且趋于稳定所需时间较长;当两种土体介质中发生竖向渗流或侧向渗流时,地下结构承受的水压均比理论静水压力小;所提出的数学模型能够较好地描述重塑黄土和粉质黏土介质中孔压的传递过程;在实际工程中,应考虑结构自身对地下渗流场的影响和特殊土体介质对孔隙水渗流的影响,从而实现更合理的抗浮设计。

压实黄土的气体突破压力及渗透性试验研究

生活垃圾中有机物降解会产生大量的垃圾填埋气体,如CO_(2)、CH_(4)。填埋气体在不能有效收集和排放的情况下,可能会导致填埋场覆盖层的失效或是发生气爆事故。为探究填埋覆盖层气体的突破压力与排放,采用逐步加压法对不同干密度、饱和度和围压条件下的压实黄土进行气体突破压力试验,通过压汞(MIP)试验对气体突破压力进行预测。结果表明:压实黄土在饱和状态下,气压较低时的气体排出速率很小可以忽略不计,当气压达到阈值时,气体排出速率急剧增加;气体突破压力随干密度和围压的增大而增大,与围压相比干密度对其影响更为显著。另一方面,压实黄土的气体突破压力与固有渗透率在对数坐标下具有较好的线性关系;MIP试验表明,可采用汞饱和度与入汞压力曲线出现拐点时的入汞压力对气体突破压力值进行预测。研究结果为西北黄土地区垃圾填埋场覆盖系统的优化设计提供有益见解。

黄土覆盖层气体突破和循环气体渗透特性试验研究

垃圾填埋场中未处置的垃圾会持续排放大量有毒气体,布置覆盖系统是减少有毒气体排放到大气中的有效方法。然而有毒气体积累可能导致填埋场覆盖系统失效或空爆事故。我国西北地区黄土常作为覆盖材料,为避免上述问题发生,对压实黄土试样进行了气体突破压力和渗气特性试验。结果表明,压实黄土在饱和状态下,当气体压力较低时,气体的排出率很小或可忽略不计;当气体压力达到阈值时,气体的排出率开始急剧增加;压实黄土的气体突破压力随有效压力的增加而增加,当有效压力从10 kPa增加到20、30 kPa时,气体突破压力值分别从28.95 kPa增加到30.97、37.27 kPa;在循环渗气试验中压实黄土试样渗气特性表现出滞后现象;此外,气压引起的试样体积变化与有效应力之间存在指数关系,可将气压升高引起有效应力降低导致试样体积出现急剧膨胀视为垃圾填埋场黄土覆盖层整体破坏的前兆。

螯合剂强化电动去除黄土中铜铅金属的试验与机理研究

中国西部地区高速发展导致黄土受到重金属污染的问题日益严重。电动修复因其出色的可操作性而受到关注,然而由于极化现象和重金属在阴极附近沉淀等因素导致电动修复效率降低。因此,以铜铅污染黄土为研究对象,将螯合剂耦合电动修复的技术同时结合阴极电解液投加,研究酒石酸、柠檬酸、EDTA 3种螯合剂及作为阴极电极液对黄土中铜铅金属的去除效率影响并探讨其强化去除机理。结果表明:酒石酸、柠檬酸、EDTA均可通过络合作用提高铜、铅金属的迁移能力,使铜、铅金属的去除效率有不同程度的提升,其中以阴极附近区域的铜、铅金属去除效果提升较为明显;在3种螯合剂中,EDTA由于螯合能力较强,能在不同的pH范围内与铜、铅金属反应,从而生成较为稳定的络合物,强化了电动修复效率;与对照组相比,EDTA通过与重金属进行六原子配位而形成稳定的络合物,将其他形态的重金属向迁移能力较强、较易去除的可交换态进行转化,把铜、铅金属的整体去除效率分别提高到55.4%,27.2%。

含水率及压实度对酸碱污染重塑黄土的电阻率特征影响试验研究

为查明孔隙水化学环境对Q3黄土的电阻率与其影响因素之间的相互联系,通过模拟酸碱溶液对不同压实度的Q3黄土进行污染,并利用伏安法电阻率测试装置分析不同污染类型(酸、碱)、不同含水率、不同污染浓度等在不同压实度下的黄土试样的电阻率演变特征.实验结果表明:污染黄土的电阻率随含水率增加而呈幂指数减小,含水率增加至阈值后电阻率基本恒定;同等污染浓度下酸污染土电阻率大于碱污染土电阻率;污染黄土的电阻率随着污染浓度、压实度增加而逐渐降低.最后基于污染土电阻率随含水率降低的幂函数模型,分别建立了酸碱污染土电阻率与含水率、污染浓度、压实度间的协同联系.试验结果可为污染黄土场地的勘察、工程评价和改造治理提供数据支撑和理论依据.

重塑污染Q3黄土的电阻率特征演变试验研究

为了研究击实酸碱污染黄土的电阻率与含水率、污染物种类及浓度之间的关系,采用了室内试验模拟酸碱溶液对黄土体进行污染的方法,制备了相同条件下的击实试样。采用了自行研制的伏安法电阻率测试装置,在不同电压下测试土体的电阻率,分析了电压、含水率、污染成分及浓度等因素对击实土体电阻率的影响特征。结果表明:击实污染土样的电阻率随着电压的增加表现出先减小再逐渐趋于稳定的趋势,而且不同含水率下电阻率的变化区间差异较大;选用12V电压进行测试更为合理;轻型击实黄土试样的电阻率随含水率增加而减小,含水率较低时,较小的含水率增量使土样电阻率明显降低,当含水率增加至某一临界值时,同等梯度的含水率增量使得击实试样的电阻率降低幅度减小;受盐酸、硝酸、氢氧化钠污染后击实黄土试样的电阻率明显降低,且随着污染物浓度增加,降低幅度逐渐减小;硫酸污染黄土体的电阻率随浓度增加而增大。通过对酸碱污染击实黄土电阻率结果的分析,得到了电阻率与酸碱溶液浓度的拟合关系式,二者的相关性可以用于通过电阻率法评价及预测污染土体的侵蚀程度及相关物理力学参数。对于试验所用的铜川黄土,土体的电阻率与其污染指标存在良好的相关关系,有助于酸碱污染黄土体的工程质量评价。

大断面公路板岩隧道开挖与支护数值模拟研究

为了研究上下台阶法和CD法等不同施工工法及不同开挖步距下对大断面板岩隧道开挖围岩受力及变形的影响规律,基于有限元基本原理对各隧道的施工工况进行模拟分析,得到了隧道开挖过程中软弱围岩的应力场和位移场,并对隧道围岩稳定性进行了探讨.研究结果表明:采用两台阶法模拟隧道开挖过程中整个施工过程中应力最大值为3.550 MPa,洞室周边的应力影响范围为5~20 m,在隧洞跨径的1.5倍以内;采用CD法模拟隧道施工时洞周发生的位移较小,拱顶下沉和水平收敛的位移量与两台阶法施工的位移量相比分别减少了27.8%和34.0%;模拟不同开挖步距下隧道拱顶沉降和水平收敛的位移变形大致表现出二次多项式的函数关系,为隧道施工期的安全稳定及控制技术提供数据支撑及理论依据.

玄武岩纤维加筋黄土力学参数优化试验研究

为了研究玄武岩纤维加筋黄土的力学性能,通过正交试验设计进行无侧限抗压强度试验,并采用极差分析和方差分析相结合的方法对试验结果进行分析,研究了含水率、纤维掺量、压实度等3个主要因素对玄武岩纤维加筋黄土无侧限抗压强度影响的主次顺序。随后还基于分析结果进行固结不排水三轴压缩试验,进一步研究了纤维掺量对玄武岩纤维加筋黄土抗剪强度指标的影响规律。研究结果表明:影响玄武岩纤维加筋黄土抗压强度的主次因素顺序依次为纤维掺量、含水率、压实度;方差分析得到的最优水平组合为纤维掺量0.4%、含水率11%、压实度0.95;玄武岩纤维的掺入能够有效提高抗剪强度,凝聚力随掺量的增加先增后减,而内摩擦角波动区间较小;玄武岩纤维加筋黄土的应力-应变关系总体能够较好地符合双曲线模型,其拟合结果b值随围压增大而减小,随纤维掺量增加而先增后减,且纤维掺量存在0~0.2%这一临界区间。

玄武岩纤维灰土力学特性及扩宽路堤边坡稳定性分析

为了探明玄武岩纤维与石灰改良黄土的力学特性及作为扩宽路堤填料时的稳定状态,通过正交设计,进行固结不排水三轴(CU)试验,得到含水率、压实度、纤维掺量、纤维长度等4因素下的最优水平组合,在此基础上,通过控制纤维长度、含水率和压实度不变,将4种不同掺量(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%)的6 mm长度玄武岩纤维和石灰复合掺入黄土中,对纤维掺量、纤维长度及龄期对加筋效果的影响进行分析;其次,根据室内试验数据,基于有限元基本原理对纤维灰土扩宽路堤的稳定性进行数值模拟.结果表明:纤维加筋灰土能够显著提高黄土的抗剪强度指标,且黏聚力随纤维掺量增加先增大后减小,0.6%时为最优;7 d龄期纤维灰土黏聚力较3 d龄期有明显提高;安全系数与填土材料关系特征明显,安全系数随纤维掺量先增加后减小;安全系数随扩宽路堤的扩宽宽度和坡度系数增加均呈近似线性增长,随路堤高度增加呈近似线性减小特征.

玄武岩纤维黄土抗剪强度变化规律与最优配合比分析

基于正交试验设计,进行固结不排水三轴(CU)试验,对试验结果进行极差和方差分析。并在控制含水率、压实度不变的条件下,研究玄武岩纤维黄土抗剪强度指标随纤维掺量的变化规律。结果表明:含水率、压实度、玄武岩纤维掺量、围压都是抗剪强度的显著影响因子;方差分析得到的局部最优配合比为含水率11%,压实度0.95,玄武岩纤维掺量0.4%;通过对最优配合比作进一步研究发现,黏聚力随纤维掺量的增加先增大后减小,当纤维掺量在0.4%左右时,黏聚力最大;纤维掺量为0.2%时,内摩擦角明显减小,纤维掺量为0.8%时,内摩擦角发生了较为显著的升高;其余的相差都不大,内摩擦角和掺量呈现上凹形曲线,实际工程中应控制纤维掺量不少于0.2%。

酸污染黄土强度指标及电阻率评价研究

为利用电阻率特征反演酸污染原状黄土的强度指标特性,以评价不同程度污染黄土场地的工程性能。以蒸馏水为基液制备了不同污染状态的黄土试样,通过二相电阻率法测试了盐酸、硝酸和硫酸污染黄土的电阻率特征,并采用直剪试验得到了污染黄土的抗剪强度变化规律,进一步联系了电阻率与抗剪强度指标间的定量关系。试验结果表明:酸污染原状黄土的剪应力-剪应变曲线总体呈现应变硬化型变化;随着盐酸和硝酸污染浓度的增加,污染土抗剪强度弱化,电阻率减小;随硫酸污染浓度的增加,污染土抗剪强度增加,电阻率增加。同时,以污染浓度为中间变量进行关联,发现抗剪强度与电阻率呈较好的正相关性。建立酸污染土电阻率及黏聚力和污染浓度的模型关系,可以较好地表征3个参数的正相关关系。最终在硬化型曲线讨论的基础上提出了考虑酸污染溶液浓度影响的剪应力-剪应变曲线预测公式,并通过对抗剪强度黏聚力指标及电阻率参数的分析,初步建议了利用电阻率特征评价原状黄土受酸污染程度的等级标准。

玄武岩纤维灰土抗剪强度参数优化试验研究

通过正交设计,研究含水率、压实度、纤维孔隙含量、纤维长度四个主要因素对纤维灰土抗剪强度影响的主次顺序,并基于正交试验结果研究不同纤维孔隙含量对抗剪强度指标的影响。采用极差分析和方差分析两种方法对正交的直接剪切试验结果进行分析,在控制含水率、压实度、纤维长度的条件下,进行不同纤维孔隙含量下的直接剪切试验。正交试验结果表明:影响纤维灰土抗剪强度的主次因素依次为含水率、压实度、纤维孔隙含量、纤维长度;最优组合结果为含水率19%,压实度0.95,纤维孔隙含量3.62%,纤维长度6mm;内摩擦角随纤维孔隙含量增加而数值波动范围较小。优化试验结果表明:黏聚力随纤维孔隙含量的增加先增大后减小,在纤维孔隙含量为5.42%时达到最大。因此,工程应用建议纤维孔隙含量为3.62%~5.42%。

酸溶液对原状黄土抗拉强度的影响试验研究

黄土受到污染后,土体的组分以及内部结构会发生改变,从而使得土体抗拉强度也随之发生改变。通过人工配置盐酸、硫酸和硝酸的4种不同浓度的污染液,对比蒸馏水和污染后的土样进行直接拉伸破坏试验,探讨酸污染黄土的拉应力拉应变特征及过程,进一步分析不同酸溶液种类、浓度对土体抗拉强度演化规律的影响。结果表明:随着酸污染液的侵入,黄土的抗拉强度均小于未污染状态;且随着污染液浓度的增大,盐酸和硝酸污染黄土的抗拉强度均呈减小态势,而硫酸污染英黄土的抗拉强度却逐步恢复,拟合后的污染液浓度与抗拉强度呈现出较好的幂函数关系。基于黄土的抗拉强度和抗剪强度,探讨酸污染黄土的联合抗剪强度拟合关系。

碱液加固黄土的电阻率特征试验及其效果评价

为建立快速无损的评价碱液处理黄土场地体系,探寻电测无损检测结果与场地工程力学特性之间的联系,在室内开展了不同浓度碱液处理原状黄土试样的电阻率测试及直剪试验,得到了碱液处理后黄土试样的剪应力-应变曲线变化趋势;进一步分析碱液处理黄土场地的抗剪强度特性和电阻率特征,得到了指标间的定量联系,并以碱液浓度为关键变量对抗剪强度指标与电阻率、液限、塑限等物理力学参数进行关联分析。基于硬化型曲线的数学模型,给出了考虑碱液处理浓度和电阻率影响的剪应力-剪应变预测关系。最终根据抗剪强度、最大干密度、塑性指数等工程力学参数的变化情况,提出了基于电阻率变化的碱液处理黄土工程力学性能变化的量化评价。结果表明:随着碱液浓度的增加,液限、塑限均出现增大的趋势,最大干密度随着碱液浓度的增加而减小;处理后的黄土试样剪应力-剪应变曲线呈现硬化型曲线的特征,且随着碱液浓度的增大,抗剪强度逐渐增加,电阻率值逐渐减小。

冻融循环对酸污染黄土抗拉特性劣化试验研究

考虑到黄土地区经受着季节性冻融循环作用的影响,并随着工业化进程的不断推进,黄土被大量生活污水及工业废水侵入,进而导致土体的内部组构及基本物理力学指标发生改变,诱发土体抗拉特征产生劣化趋势,影响着天然边坡及场地的稳定状态.基于此,本文以铜川地区Q3黄土为研究对象,通过调研取样并人工配置盐酸、硫酸和硝酸的4种不同摩尔浓度的污染液,进行室内冻融循环条件下的酸污染黄土抗拉强度试验研究,探讨了酸污染原状黄土在冻融循环下的抗拉强度演变规律,进一步分析了抗拉特征的耦合劣化结果.结果表明:酸污染原状黄土抗拉强度随着冻融循环次数的增加均呈减小态势,3~5次冻融循环之后黄土抗拉强度趋于基本稳定;且相同浓度下不同酸污染土的抗拉强度随着冻融循环次数的增加呈现出不同的特征.基于试验数据建立酸侵蚀与冻融循环耦合抗拉强度劣化模型,可为孔隙水污染下的冻融黄土地区的边坡稳定性提供数据支撑及为地质灾害防治设计提供参考.

孔隙水酸污染诱发击实黄土的崩解试验研究

以铜川重塑黄土为研究对象进行崩解室内试验,对硝酸污染后的击实黄土崩解特性进行分析研究.在制备不同干密度、含水率和硝酸浓度等击实试样后,探讨不同工况下的黄土崩解演变规律及其结果和影响.结果表明:干密度一定时,崩解速率随含水率呈现先增加后减小的趋势,当试样含水率在16%时崩解速率可达到最大值,当含水率在20%时崩解性基本消失;当含水率一定时,崩解速率随干密度的增加而减小;硝酸污染试样的干密度与含水率对崩解速率的影响与未污染试样崩解速率规律基本一致,且随着酸浓度的增加崩解速率增加.同时,基于试验结果分别建立了干密度、含水率和硝酸浓度与崩解速率的函数关系,并进一步探讨各因素间的相关性.研究结果可为黄土地区环境岩土工程问题及工程地质防灾减灾设计和抢险救灾提供数据支撑和理论依据.

脲酶矿化作用机制及其提升仿古黏土砖瓦阻水性能研究

脲酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)是岩土工程古迹和土遗址加固领域具有广阔发展前景的前沿技术。然而,关于脲酶矿化作用机制的研究鲜有报道。以试管试验模拟脲酶矿化过程,研究不同底物浓度、不同镁离子浓度、不同铵根离子浓度对脲酶矿化过程中电导率、酸碱度、碳酸钙沉淀量及沉淀率变化的影响规律,从而揭示脲酶矿化强化及劣化机制,并对个别机制作用下的砖瓦试件进行吸水率、透气率及风蚀试验。结果表明:随着底物浓度的升高,电导率逐渐升高但曲线演变趋势基本不变,pH值变化不显著,沉淀量先升高再降低,沉淀率逐渐降低,其中脲素水解速率和脲酶活性是碳酸根的转化及提高沉淀量和沉淀率的关键;随着氯化镁浓度的升高,沉淀量先增加后降低,沉淀效率逐渐升高,除了生成碳酸钙外,还生成碳酸镁,镁离子在提高脲酶活性从而形成最优矿化效果上具有积极作用;随着氯化铵浓度的增加,电导率逐渐升高,pH值逐渐降低,铵根是导致脲酶活性、沉淀量及沉淀效率劣化的主要原因。吸水率、透气率及抗风蚀性能试验结果突出脲酶诱导碳酸钙沉淀技术用于古迹建筑保护的可行性,为将来实际应用和技术拓展提供数据和理论支持。

铅污染对黄土宏观持水性能和微观结构演化的影响研究

垃圾填埋场渗滤液中的重金属与土体发生物理化学反应,可能导致土体微观结构的改变,重金属等有毒物质得以扩散、运移,威胁人体健康和周边环境。为探究重金属污染对黄土宏观持水性及微观结构的影响,采用轴平移技术测得铅污染黄土的土-水特征曲线。通过扫描电子显微镜(SEM)、压汞(MIP)、X射线衍射(XRD)和Zeta电位试验,阐明细观结构变化特征。结果表明:铅污染黄土的进气值随铅离子浓度的增加而减小,当铅污染浓度由0 mg/kg增加至2000 mg/kg时,进气值从19.18 kPa下降至12.12 kPa;铅污染导致持水性能降低,渗透系数随铅离子浓度的增加而增加,饱和渗透系数从7.92×10^(-8) m/s增加到3.73×10^(-7) m/s;铅污染引起的物理化学反应及Zeta电位的降低导致絮凝结构形成,小孔隙占比减小,中孔隙占比增加;铅污染引起的微观结构演化与宏观持水性和渗透性具有良好的对应关系。该研究结果可为重金属污染场地非饱和渗流及溶质运移等问题的研究提供重要参数。

水族馆谜案

我终于拥有了自己的迷你水族馆。鱼缸里有我精心挑选的37条小热带鱼，绿绿的水草和漂亮的玻璃弹珠，漂亮极了。我坐在小凳子上，捧着下巴出神地看着它们在水里快活地游来游去。孔雀鱼拖着长长的尾巴在水里悠闲自得地游着，大大的尾巴散开来，就像美丽的人鱼公主。我给它们起好了名字，那两条孔雀鱼就叫小公主，五条大的粉色的鱼就叫粉嘟嘟，那二十条红绿灯鱼就叫蓝闪电，因为它们游得特别快。还有那十条白色的小鱼，圆圆的，就叫银豆豆。