土木工程话土木

Civil Engineering这个学科在中国以两种天然材料土和木命名,称为土木工程,可见华夏文明与这两种材料间的密切关系。中国古代的殿堂庙宇基本都是木结构建筑,这与其他古文明主要以石料建造大型建筑物不同。该文从地理、历史、经济与文明属性对此进行分析,指出华夏文明的特殊性。土为人类提供了栖息、载体、武器、工具和材料,也是人类衣食之源。中国自古至今主要用土治水,所谓“水来土掩”;黄土高原自古至今窑洞都是当地居民重要的居所。几千年来,中国先民在不同的地域创建不同型式的木结构住房,雄伟壮丽的名楼殿宇代表了中国古代木结构工程的高超技艺。在治水过程中,中国古人因地制宜地将土与木相结合,创造了形式多样的加筋土。文章分析土的特殊性与多样性,指出岩土工程仍然需要依靠丰富的经验和成熟的案例进行工程决策。

某些膨胀土的基本性质研究

本文就笔者搜集到的几种不同的膨胀土样进行了基本特性研究,如物质组成、物理化学性质、微观结构等。特别是对影响膨胀土胀缩特性的某些因素作了较深入的研究。对表征膨胀土胀缩特性的某些因素,如风干(或吸着)含水量、单位干土重的自由膨胀体积以及膨胀土分类图首次法等被用来研讨膨胀土,并在文中作了初步的讨论。

基于拉拔试验的加筋土界面摩擦特性

加筋土具有良好的工程性能,被广泛应用于加固路基和边坡支挡等领域,筋土界面摩擦强度对支挡结构的整体性和稳定性具有重要影响.为研究不同加筋土的界面摩擦特性,自制拉拔装置,对黏土-土工格栅、黏土-碳纤维布、黏土-土工格室和碎石土-土工格室等4种加筋土进行拉拔试验.研究结果表明,4种加筋土中,土工格室与碎石土的界面摩擦强度最高,构成的加筋体承受变形的能力最强;黏土-碳纤维布构成的加筋体界面摩擦强度最低,但具有筋土间相互作用发挥较快、允许变形小的特点;不同加筋体的允许变形差别较大,在实际工程中应充分考虑.提出了一种考虑土工格室加强区的无黏性土-土工格室界面最大摩阻力计算理论模型,研究结果可为加筋土工程筋材选取提供参考.

吉林省土壤分类原则依据和土类概述

根据我省土壤普查工作的要求和全国土壤普查科研协作确定的研究内容,我们在参加四平、白城地区部分县、市土壤普查过程中,与地区、县土肥站、土壤普查办公室协作,1979～1983年共同研究制定了八个县市的土壤分类检索表,通过普查应用基本符合当地土壤类型情况。现在县级土壤普查即将结束,地区级汇总正在开始。

基于MICP法的巴氏生孢八叠球菌固化镉污染土的试验研究

以重金属污染土的治理为背景,通过毒性浸出、无侧限抗压强度、土柱淋滤试验并结合镉形态分析等其他微观测试方法,探讨了Ca^(2+)的添加、Cd^(2+)浓度、养护时间等因素对驯化巴氏生孢八叠球菌固化镉污染土特性的影响.结果表明:Ca^(2+)对固化土中Cd^(2+)浸出特性影响显著,不添加Ca^(2+)时,当尿素浓度为0.5 mol·L^(-1),固化土的Cd^(2+)浸出质量浓度(0.42~5.64 mg·L^(-1))最低;添加Ca^(2+)后,Cd^(2+)浸出浓度略有增大,胶结液中尿素和Ca^(2+)浓度均为0.5 mol·L^(-1)时,Cd^(2+)的固化效果较好.延长养护时间,固化后土体的抗压强度增加,Cd^(2+)浸出浓度降低且固化效果提高;增大Cd^(2+)浓度,固化后土体的抗压强度降低,Cd^(2+)浸出浓度提高;添加Ca^(2+)有助于增强镉污染土的固化效果,在养护时间为28 d时,当Cd^(2+)浓度为100 mg·kg^(-1)时,添加Ca^(2+)的试样强度达到312 kPa,相较于未添加Ca^(2+)试样强度(234 kPa)提升了33.3%;当Cd^(2+)浓度增大至1600 mg·kg^(-1)时,添加Ca^(2+)的试样强度达到269 kPa,相较于未添加Ca^(2+)试样强度提升了57.3%,试样的浸出浓度降低了15.4%;经淋滤后,添加Ca^(2+)的试样滤出液中Cd^(2+)浓度始终低于未添加Ca^(2+)试样.固化后土中弱酸可提取态镉向可还原态镉和残渣态镉转变,添加Ca^(2+)进一步降低弱酸可提取态镉所占比例,减小了Cd^(2+)的迁移能力.

有机质对黄墡土持水性与水肥效应的影响

黄土高原南部台塬地区有机质对土壤含水量的影响试验研究表明土壤水势相等时,随着土壤有机质含量提高,土壤水分含量增加。土壤水分能量(土壤水势)水平不同,有机质对土壤水分含量的效应值不同,在土壤水势为-40～-50kPa时,有机质对土壤水分含量的效应值最大,土壤水势大于-40kPa小于-50kPa,有机质对土壤水分含量的效应值逐渐变小;在不同土壤含水量条件下,土壤肥力(土壤有机质含量)与水势呈显著负相关,其直线斜率值能更好反映土壤水肥效应状况,并随着土壤含水量的降低,土壤水肥效应值增大,在低肥力土壤中,增施有机肥土壤水肥效应值增加最为显著。

非饱和土与特殊土工程疑难问题的实践和认识学术研讨会(一号通知)

非饱和土与特殊土工程疑难问题的实践和认识学术研讨将于2024年10月11—14日在敦煌举行。主办单位:中国土木工程学会土力学及岩土工程分会兰州理工大学。承办单位:兰州理工大学土木工程学院,西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心,甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室。

不同母质发育水稻土N_(2)O消耗潜力及环境影响因素

土壤是N_(2)O的源和汇,在淹水和厌氧条件下具有消耗N_(2)O的能力。稻田土壤长期处于淹水状态,为N_(2)O的消耗提供了有利的环境,从而减少了N_(2)O排放。目前,有关稻田土壤N_(2)O排放的相关研究已有很多,但关于稻田表层土壤N_(2)O的消耗能力及其与环境因素之间的关系研究较少。研究采集了第四纪红壤母质发育的壤土、湖积物砂土发育的砂质壤土、冲积土发育的粉砂质黏壤土3类土壤的各3个表层(0~5 cm)水稻土,风干后将其回填至具有5 cm深土柱的培养装置内,在土柱底部添加N_(2)O和添加氦气(He,对照)两个处理,于28℃下恒温淹水厌氧培养96 h。培养期间监测各土壤N_(2)O、N_(2)的动态变化,以及培养前后土壤养分的变化,量化N_(2)O消耗量和N2增量,以期揭示稻田表层土壤N_(2)O的消耗能力及其与环境因素之间的关系。结果表明,土壤剖面积累的N_(2)O有95.01%~99.92%被稻田表层土壤吸收,其中被还原为N2的N_(2)O量占总消耗量的64.50%~83.64%,表明淹水厌氧状态下,不同的水稻土均具有很强的N_(2)O吸收和消耗能力。研究还发现,3类土壤N_(2)O的消耗存在一定差异,其中影响砂质壤土N_(2)O消耗的主要环境因子为土壤砂粒含量,且两者之间存在显著的线性相关关系(R^(2)=0.964,P=0.000);土壤黏粒、粉砂粒、pH是粉砂质黏壤土N_(2)O消耗的主要环境影响因素,其中土壤黏粒与其消耗量呈显著线性相关(P<0.05);土壤速效钾和铵态氮增加量是影响壤土N_(2)O消耗的主要环境因子,其消耗量与速效钾之间在0.01水平上显著正相关。这些结果表明,土壤可溶性有机碳、土壤质地、土壤速效钾等是影响稻田土壤N_(2)O消耗的重要环境因子,且不同土壤N_(2)O消耗的环境影响因子存在差异,这将为调节土壤N_(2)O排放提供重要参考。

龙口市酸化土壤改良方法与效果

经过长期耕作,土壤的理化性状会发生一定程度的变化。近年来,烟台部分地块土壤酸化越发突出,特别是在果园中表现得比较明显。龙口市土壤多由酸性母岩风化发育而成,也有极少部分由基性岩或钙质岩风化物发育而成,棕壤面积大、分布广,是龙口市的主要土壤类型,其次为潮土、褐土、砂姜黑土。龙口种植业土壤主要以中性至微酸性为主。根据测土数据显示,产量高的果园和部分耕地存在土壤酸化问题,通过2020-2022年耕地保护和质量提升项目建设,龙口市开展了耕园地的酸化土壤改良,取得了一定的效果,现介绍如下,以供生产实际中作为参考。

高速铁路土工格栅加筋膨胀土边坡作用机制

土工格栅加筋处治是解决膨胀土边坡问题的关键技术。为深入研究格栅与膨胀土相互作用机制,依托南宁铁路改柳南线工程,开展加筋设计及格栅抗拔稳定性计算。将考虑膨胀土侧向膨胀影响及格栅反包约束作用的设计方案应用于实际工程中,并通过预埋设的监测元件,对自然降雨−蒸发气候下加筋边坡的含水率、应力、位移及格栅应变的变化特征进行长期监测。研究结果表明:在考虑侧向膨胀及格栅约束的影响下,土工格栅的抗拔稳定安全系数仍满足规范要求。基于监测数据发现,受大气环境影响,体积含水率的波动幅度由浅至深逐渐减弱;格栅应变变化趋势与土体应力变化趋势基本一致,随季节性干湿气候呈“波浪”式变化;靠近坡面土体受大气干湿循环的影响更为显著,对降雨入渗敏感,其土工格栅应变变化迅速,峰值出现时间早;格栅应变峰值远小于格栅允许拉应变,且边坡累积水平位移量较小,表明加筋边坡滑移破坏风险较低;在降雨过程中,格栅对边坡土体施加弹性约束,允许坡面发生一定程度的膨胀,释放坡体因增湿产生的膨胀势,从而避免边坡因侧向应力增大形成渐进式滑坡,体现了土工格栅加筋膨胀土边坡“以柔治胀”的作用机制。研究成果可为高速铁路膨胀土边坡的土工格栅加筋设计与施工提供理论和技术支撑。

黏土的分散性及分散性黏土改性筑坝研究

在土石坝工程中,对黏土的分散性研究是十分重要的。结合西藏S水电站土石坝工程,对采用分散性黏土与砂砾石掺合改性后作为心墙防渗体的填筑材料进行了初步探讨。对一些土石坝工程因特定原因,当黏土材料别无选择而使用劣质黏土时,如何采取相应的安全措施保证工程安全提出了一些肤浅认识。

黄土高原土地资源的开发和保护

黄土高原地区系指黄河中游的黄土分布地区而言。黄河龙羊峡以下至桃花峪间为中游,地界北纬34—41度,东经101—114度,面积63万平方公里。黄土高原主要位于黄河中游长城一线以南,西起青海日月山,东至太行山,南抵秦岭,地跨青、甘、宁、蒙、陕、晋、豫等七省(区),面积58万平方公里。其中水土流失面积53万平方公里,包括217个县的全部或部分。水土流失严重的面积43万平方公里,包括138个县。

电驱式单行水稻育秧盘摆盘覆土机设计与试验

为实现水稻育秧棚内机械化,针对现有育秧模式中秧盘摆放与底表土铺覆环节劳动强度大、生产效率低、作业时间长,以及现有秧盘摆放装置大多不适用于塑料软盘等问题,结合水稻育秧农艺要求,设计了一种电驱式单行水稻育秧盘摆盘覆土一体机。阐述了整机结构与摆盘覆土的基本原理,对覆土皮带与横向导轨进行了仿真分析,并验证了设计的合理性。以覆土量均匀性变异系数、覆土表面平整度、秧盘纵向整齐度和秧盘横向整齐度为试验指标进行田间试验,结果表明:电驱式单行水稻育秧盘摆盘覆土机作业效果较好,覆土量均匀性变异系数<3%,覆土表面平整度<2 mm,秧盘纵向横向整齐度均≤2 mm,满足水稻育秧农艺要求和水稻工厂化技术要求中对秧盘摆放与覆土的技术规范要求。

基于土壤肥力恢复力模型的河曲露天煤矿复垦治理效果评价

以河曲旧县露天煤矿排土场为研究对象,采用模糊层次分析法(FAHP)和专家评分理论法建立了露天煤矿排土场土壤肥力综合评价模型,获得土壤结构稳定性、土壤保水能力、土壤保肥能力及土壤生物活性4项准则和25个因素,利用YAAHP计算软件确定了排土场土壤肥力恢复力各影响因素的权重。结果表明,评价体系准则层中土壤保肥能力权重最大(0.5477),其次分别是土壤保水能力(0.1980)、土壤生物活性(0.1408)和土壤结构稳定性(0.1135),因素层有机质F1权重最高(0.1162);根据现场抽样,已复垦区的土壤质量水平要高于未复垦区的土壤质量水平,整体来看土壤质量水平均处于中等偏下和较差水平,土壤恢复力的主要因素是土壤保肥能力,特别是土壤有机质含量。土壤肥力恢复力模型为提高排土场土壤质量、加快土壤重构、促进土壤生态系统恢复提供治理思路。

适用于植物生长的透明土制备及其性能试验

植物根系可以增强土体的抗剪强度,预防浅层滑坡。以熔融石英砂、正十二烷为主要成分的透明土技术为可视化观察植物根系提供技术支撑,但是植被难以在其中生长,无法克服根土耦合和观测的难题。该研究改进透明土配制工艺,提出既能模拟土壤力学性能又能适应植被生长的透明土方案。以侧柏根系为例,通过直剪试验分析含液率和含根率对根土复合体抗剪强度的影响,并以透明素土为对照。进一步采用粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术分析透明素土及根土复合体边坡模型在坡顶加载工况下的宏细观力学特征。研究表明:1)改进透明土能适应植被生长并观测根系形态,并能模拟根土复合体的力学性能,当含液率≥20%时,具有良好透明度,能观测植物根系形态。2)随着含液率的增加,透明土黏聚力下降,当含液率从0升至25.8%时,透明土的黏聚力下降了64.09%。当含根率从0增至0.6%时,黏聚力增加了127.50%。根系的加入,增加了透明土的黏聚力,但随含根率的增大,对黏聚力增益效果逐步减弱。3)根系的存在极大减小了边坡在坡顶荷载作用下的微观形变,有效预防潜在滑坡的发生。研究成果可为根系固土研究提供材料制备工艺和思路。

不同时间添加蚯蚓对矸石覆土生理生态的影响

为探究不同时间添加蚯蚓对矸石覆土中香根草(Vetiveria zizanioides)生理生态的影响,采用土柱试验,设置两种覆土厚度[30 cm(M)、50 cm(N)],每组覆土分别设4个处理组:单独种植香根草(CK)、接种蚯蚓20 d后添加香根草(A)、同时接种蚯蚓和添加香根草(B)、添加香根草20 d后接种蚯蚓(C)处理,分析覆土理化性质及香根草生理生态指标变化特征。结果显示:与CK相比,A、B和C处理均能使覆土pH显著降低趋向中性(P<0.05),提升覆土电导率(EC)、有机质(OM)、全氮(TN)和全磷(TP)含量。与CK相比,不同时间接种蚯蚓均能增加香根草发芽率、总重和叶绿素a含量,其中B处理光合色素(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)含量、A处理叶绿素b含量和C处理根系总长较CK均显著提高(P<0.05)。与CK相比,B处理降低香根草可溶性蛋白和脯氨酸含量效果较强,30和50 cm厚度覆土下B处理香根草可溶性蛋白较CK分别降低9.34%和4.69%(P<0.05),50 cm厚度覆土下脯氨酸含量较CK降低了5.55%(P<0.05),而A处理能显著提高香根草丙二醛含量。同一覆土厚度下,A处理仅在30 cm条件下显著降低香根草过氧化氢酶活性;B、C处理香根草超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性较CK相比均无显著差异(P>0.05)。冗余分析和相关性分析表明:A、C处理中覆土OM、TN是影响香根草生理生态特性主要环境因子,而B处理中覆土OM、TP是影响香根草生理生态特性的主要环境因子。研究结果可为蚯蚓-香根草联合应用于复垦土壤修复提供理论依据。

真空预压-PVD排水板加固吹填土地基试验及数值模拟研究

对虎门港地区某施工现场典型吹填土开展了室内土工试验、真空预压-PVD排水板加固吹填土的室内单井模型试验,通过试验测量模型筒内的孔隙水压力、土体沉降量、排水板不同位置的真空度大小和试验排水量,并在模型试验结束后取模型筒内不同位置的土样进行直剪试验和含水率测定,对真空预压-PVD排水板加固土体效果和排水板淤堵问题进行了分析,并用Abaqus软件建立了相应的二维有限元模型,分析改变膜下真空度和改变排水板插入深度等因素对地基固结效果的影响。研究发现,土体的抗剪强度随着深度的增加而逐渐降低,土样的顶部沉降量最大,逐渐减少至中部以下土样的沉降仅有轻微差异,受淤堵层的影响,排水表现出在排水开始时排水量迅速增加,达最大值后逐渐减小,最后趋于稳定的现象;而随着膜下真空度的增大和排水板打设深度的增加,地基固结效果越好。

基坑中软土的水平抗力系数几种确定方法探讨

该文围绕基坑中软土的的水平抗力系数的确定方法开展了探讨,分析了基坑规程中土的水平反力系数的比例系数m值的来源,分析了水平抗力系数确定的理论,罗列了现行规范中软土的水平抗力系数的经验值,最后通过案例分析,将3种土的水平抗力系数的计算方法(m值、k值和c值)的计算结果与实测进行了比较,发现按目前基坑规程公式计算的软土的水平反力系数的比例系数m值偏小的现象。

滨海黏质盐渍土饱和泥浆与不同土水比土壤浸提液电导率的响应关系分析

为统一和精准判定耐盐作物种植地块的土壤盐渍化程度,并针对饱和泥浆制备时饱和点的不确定性及其电导率测定的不稳定性等问题,本试验采用室内化验与统计分析方法,系统研究饱和泥浆与饱和土壤溶液两者间含水量和电导率的响应关系,以及饱和泥浆电导率、全盐含量与土水比1∶0.5、1∶1、1∶2.5、1∶3.5、1∶5土壤浸提液电导率与全盐含量的响应和换算关系。结果表明:在滨海黏质盐渍土区,利用计算田间土壤孔隙度得到的饱和土壤溶液含水量、电导率不能直接代替饱和泥浆含水量、电导率,尽管二者的响应关系达到极显著水平;饱和泥浆电导率、全盐含量分别与土水比1∶1和1∶0.5土壤浸提液的数值差异最小,且与土水比1∶0.5~1∶5间各处理土壤浸提液的相应指标均呈极显著的响应关系;饱和泥浆电导率与土水比1∶5土壤浸提液的电导率、饱和泥浆全盐含量与土水比1∶1土壤浸提液全盐含量相关性最高,可分别用最佳拟合线性模型进行换算,模型分别为ECe(mS/cm)=5.406EC1∶5-0.284 4,TSe(g/kg)=0.836 4TS1∶1-0.135 9。