生物护坡技术在高速公路工程中的应用Ⅰ (原理)

在总结国内外相关文献的基础上,对生物护坡技术在高速公路边坡防护中的作用机理作系统的分析和探讨。提出了当前生物护坡存在问题与挑战,展示了生物护坡的应用前景。

膨胀土收缩过程中的微结构变化定量分析

针对黏性土结构定量研究中存在的困难以及现有的土的结构性研究方法所存在的不足,引入能同步反映土的微结构变化的电阻率方法。进行了膨胀土的收缩试验,并同步测定了竖向电阻率。通过研究土样失水收缩过程中的土电阻率的变化规律,建立描述膨胀土收缩过程中微结构变化的电阻率评价方法。结果表明,膨胀土的收缩性与电阻率之间存在良好的相关关系,可以通过分析电阻率的变化来研究膨胀土胀缩性变化。根据土电阻率随收缩时间及线缩率的变化规律,可将膨胀土的收缩过程划分为三个不同阶段:初始收缩阶段、主收缩阶段和次收缩阶段。

生物护坡技术在高速公路工程中的应用Ⅱ (应用)

在本文(Ⅰ)介绍的生物护坡理论及机理的基础上,进一步探讨植被存在情况下的土体强度与边坡稳定性的计算方法,归纳了国内外常用的新型生物护坡施工方法,并对生物护坡技术在高速公路工程中的应用模式、存在问题及应用前景进行分析探讨。

地质工程全日制专业硕士研究生培养模式研究

为满足社会经济发展需求,新时代地质工程专业硕士研究生培养模式改革势在必行。文章针对高校专业硕士的培养模式所存在的弊端,提出由学生、学校、行业(企业)之间有机联动的"产学研"培养模式。以培养实践能力为出发点,"产学研"为衔接手段,校内实验中心和实践基地与校外实践基地为载体,根据地质工程专业的特色,构成独特的地质工程专业硕士课程体系和实践教学模式。

冻融循环作用下MICP固化铅污染土的强度与浸出特性研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术可用于重金属污染土固化稳定修复。本文通过开展无侧限抗压强度、离子浸出及微观试验,主要研究MICP固化铅污染土在冻融循环作用下的强度与化学稳定性,并揭示其微观作用机理。结果表明:随着铅离子浓度的增加,土体的无侧限抗压强度先增大后减小,铅离子浸出浓度增大;随冻融循环次数的增加,土体的强度逐渐降低并趋于稳定,铅离子浸出浓度增大。冻融循环作用后,固化土的主要矿物成分未发生变化;土中的小孔隙数量增加,大孔隙数量基本保持不变。冻融循环作用损伤固化土的碳酸钙胶结与铅离子沉淀结构,致使土体性能劣化。

地质钻探类课程思政建设难点及途径研究

课程思政建设是高校推进思政教育与专业教育相融合的有效手段,是拓展专业教育深度、广度和温度,落实立德树人根本任务的重要举措。本文面向地质钻探类课程,总结了教学实践过程中思政建设的难点,在此基础上提出应结合钻探技术发展历程、复杂工艺技术、施工管理模式三个方面培养学生的文化自信、科技创新意识和工程伦理认知,提升学生的家国民族情怀、大国工匠精神、职业道德信念,最终建立地质钻探类课程的思政建设途径。

酸雨淋溶下MICP固化铅污染土的淋滤特性研究

酸雨可与MICP矿化作用过程中生成的碳酸盐反应,破坏材料的结构强度,使被固定的重金属离子再次释放,但该技术在酸雨环境下的研究较少,耐酸腐蚀性尚不明确,因此对酸雨入渗作用下MICP固化重金属污染土的淋滤特性的研究具有现实意义。本文设计了pH值为3.5、4.5、5.6的3种典型的酸雨条件,用pH值为7.5的去离子水作对照,通过土柱淋滤的方法对MICP固化粉土进行了实验研究,分析不同酸雨pH值对MICP固化铅污染土样的强度、pH值、Pb^(2+)、Ca^(2+)淋出量及Pb^(2+)赋存形态的影响。结果表明:随酸液pH值降低,MICP固化试样的强度降低,淋出液pH值降低,Pb^(2+)、Ca^(2+)淋出量增加,固化试样中可交换态的Pb2+增加,当pH值为5.6时,试样受酸雨影响较小,pH值降为3.5时,试样变化显著。

黏性土中表面活性剂与有机污染物相互作用特征

为揭示黏性土中表面活性剂与有机污染物的相互作用特征,文章选用N-月桂酰肌氨酸钠(sodium lauroylsarcosinate,SLS)为表面活性剂、甲基叔丁基醚(methyl tert-butyl ether,MTBE)为有机污染物,系统研究表面活性剂对黏性土中有机污染物的增溶、解吸作用。试验结果表明:表面活性剂对MTBE的增溶作用随其质量浓度增加而快速增大并趋于稳定;黏性土对污染物的吸附作用显著,可使用Henry模型获取其吸附特性及分配系数;表面活性剂质量浓度较低时,土体对污染物吸附作用较强,当增至1300 mg/L后,表面活性剂将促进污染物解吸;低质量浓度表面活性剂并未显著影响土体整体污染程度,但显著的增溶作用将促进污染物迁移,使其分布更趋均匀;高质量浓度表面活性剂对污染物的显著解吸作用将增加土体中溶解态MTBE质量浓度。研究结果可为有机污染物场地修复研究提供参考。

黄土湿陷过程中微结构变化规律的电阻率法定量分析

针对现代土力学中土的微结构定量分析的困难,考虑到电阻率法在土的微结构研究中的突出优点,引入电阻率法进行黄土湿陷过程中的微结构变化规律定量分析,探讨土电阻率法在土的微结构定量研究中的应用。以典型的非饱和黄土为研究对象,通过同步测定黄土湿陷过程中土样的竖向与横向电阻率大小,计算出土电阻率结构性参数指标,包括土的竖向与横向结构因子、平均结构因子、各向异性系数与平均形状因子的大小,分析了黄土湿陷过程中土电阻率结构性参数的变化规律,建立了定量描述黄土微结构变化规律的电阻率评价方法。试验研究表明,土的电阻率法具有连续、快捷与测试方便等诸多优点,通过土的电阻率结构性参数指标的研究,可有效进行土的微结构变化定量分析。

非饱和黏性土的电阻率特性及其试验研究

在讨论黏性土导电特性的基础上,假定非饱和黏性土中存在3种电流流通路径,针对已有的非饱和土电阻率结构模型存在的缺陷,推导了适用于非饱和黏性土的电阻率结构模型,探讨了土电阻率的主要影响因素,并将其归纳为3类。最后,通过对合肥膨胀土相关试验研究,分析了含水率、孔隙水电阻率、温度以及孔隙率对膨胀土的电阻率的影响特征,探讨了非饱和膨胀土的电阻率基本特性。

水泥固化重金属污染土干湿循环特性试验研究

水泥固化/稳定法是修复污染土地基的常用方法,修复后的固化土在外界环境干湿循环作用下的稳定性如何是事关修复成败的关键所在。通过系统的室内试验,着重研究了水泥固化Pb2+、Zn2+污染土在干湿循环作用下的强度特性、淋滤特性以及微结构变化规律,揭示了水泥固化重金属污染土的微观作用机制。试验结果表明,固化土体的强度及淋滤特性随着水泥掺量的增加得到了显著改善。固化重金属污染土的无侧限抗压强度随干湿循环次数的增加先增大,达到峰值后,随干湿循环次数的继续增大而减小。污染物掺量较低时,重金属离子的滤出浓度在干湿循环作用初期略有降低,此后则有所增加,但变化幅度较小;高污染物掺量时,滤出液中的重金属离子浓度较高,且随着干湿循环次数的增加而不断增大。低污染物掺量下,水泥对Pb2+及Zn2+固化效果相差不大;高污染物掺量下,水泥对Zn2+的固化效果较好。经过干湿循环作用后的固化土的扫描电镜试验结果与与其宏观力学及淋滤特性指标变化规律一致,从微观角度揭示了固化土工程性质的变化机制。

水泥-粉煤灰固化/稳定重金属污染土的电阻率特性试验研究

固化/稳定法修复重金属污染土固化机制的研究方法多基于力学测试和化学分析,因而提出无损、快捷方便且经济有效的物理评价方法是目前亟待解决的关键问题。通过系统的室内试验,利用电阻率法研究了水泥-粉煤灰固化重金属污染土的微观作用机制,并建立了基于电阻率的固化铅污染土无侧限抗压强度预测模型。试验结果表明,随着养护龄期的增加,试样电阻率、孔隙水电阻率、结构因子、形状因子均显著增大,而各向异性系数则随之减小。而增加重金属离子浓度,电阻率、孔隙水电阻率以及平均形状因子明显减小,各向异性系数A则逐渐增大。扫描电镜分析结果与电阻率参数变化规律吻合,进一步验证了电阻率法揭示水泥-粉煤灰固化重金属污染土微观作用机制的可行性。此外,电阻率与无侧限抗压强度之间存在良好的线性关系,可作为评价固化土体力学性能的指标。

石灰-粉煤灰改良膨胀土试验

探讨利用粉煤灰、石灰-粉煤灰作为添加剂改良合肥膨胀土的可行性与改良效果.试验研究了粉煤灰、石灰-粉煤灰掺合物对膨胀土的基本工程性质指标、击实特性、胀缩性以及无侧限抗压强度的影响特征.试验研究结果表明,随着掺灰率的增加,膨胀土的塑性指数、活性指数、自由膨胀率、膨胀量、膨胀力与线缩率呈减小趋势,这说明掺粉煤灰可有效降低膨胀土的胀缩性.经过一定龄期养护后的击实样的膨胀试验结果表明,随着养护龄期的增加,膨胀土的膨胀量与膨胀力都有一定降低.无侧限抗压强度试验结果表明:没有经过养护的土样,粉煤灰对无侧限抗压强度的影响不明显;经过7d龄期养护后,随着掺粉煤灰率的增加,土样的无侧限抗压强度具有一定程度的增长,并且无侧限抗压强度存在一个峰值点.

基于电阻率法的膨胀土膨胀性评价研究

目前膨胀土的膨胀率一般只能通过室内试验获取,无法通过简单快速的测试得到。结合课题组前期的相关膨胀土电学特性试验研究发现,膨胀土吸水膨胀会改变土体内部结构,而土体内部结构的变化会引起电阻率的改变。通过对取自合肥的膨胀土进行电阻率、膨胀率等相关性能的试验,分析电阻率指标,并对膨胀土的吸水膨胀特性进行预测评价。研究发现,膨胀率随着初始电阻率的增大而增大,且随着上覆荷载的增大而减小;竖向电阻率与实时膨胀率基本呈直线增加关系,直至土体电阻率达到孔隙液电阻率为止。根据膨胀土基本电学试验和膨胀土吸水膨胀及相应横纵向电阻率实时测试试验研究发现,膨胀土的膨胀性能与电阻率结构参数吻合很好,因此,可以通过电阻率相关指标对膨胀土的膨胀特性进行预测。由于相应膨胀率为无量纲指标,故通过黏性土电阻率结构参数去除孔隙率影响,建立了无量纲综合电阻率指标Er与膨胀率之间的关系,以供后期膨胀土的膨胀率预测。

数值模拟方法在构造变形研究中的应用

构造变形数值模拟方法可以综合利用地质、地球物理、地球化学等方法的研究成果,建立和模拟不受时空限制的各种地质模型,是现代地球科学研究的重要方法之一。文章以造山带、盆地及褶皱的模拟为重点,综述了数值模拟方法在构造变形研究中的应用,总结了在地质构造变形研究中进行数值模拟的2大类方法,分析评价了几种通用数值模拟软件的特点及其在构造变形研究中的应用;从地质模型的建立、力学模型的建立、计算模型的建立、模拟结果的分析与评价等方面,分析讨论了进行构造变形数值模拟时应注意的问题。

膨胀土滑坡与工程边坡新型防治技术与工程示范研究

中国膨胀土分布十分广泛且与人类活动密集区高度重叠。由于其胀缩性、裂隙性与超固结性(“三性”)特征,膨胀土极易受气候变化和工程活动影响而诱发滑坡灾害。然而,传统的防治技术无法适应具有“三性”特征的膨胀土滑坡与工程边坡治理要求,导致滑坡屡治不止,成为工程“癌症”。“十三五”国家重点研发计划项目“膨胀土滑坡与工程边坡新型防治技术与工程示范研究”紧扣膨胀土的“三性”及其互馈作用,揭示了膨胀土滑坡和工程边坡的失稳机理与关键致灾因子,突破了膨胀土边坡多场信息监测与滑坡灾害早期预警技术,研发了“表-浅-深”一体化的膨胀土边坡韧性生态防护技术,形成了膨胀土边坡防护工程健康诊断方法与快速修复技术,初步集成了膨胀土边坡生态防护综合技术体系并实施工程示范三处。项目研究成果为膨胀土滑坡与工程边坡防治提供了新理论、新技术和新工法,社会、经济和环境效益显著,应用前景广阔。

电阻率法评价膨胀土改良的物化过程

掺石灰、粉煤灰是工程中通常采用的改良膨胀土的方法。土电阻率是土的基本物理指标之一,其变化可反映土的其他物理性质指标的变化。通过掺灰改良膨胀土不同养护龄期下的电阻率测试以及膨胀量、膨胀力及无侧限抗压强度等试验研究,探讨了掺灰改良膨胀土养护过程中的物理化学反应过程。根据养护过程中的电阻率随龄期的变化规律,可将改良膨胀土的物理化学反应过程划分为瞬时反应阶段、主体反应阶段、残余反应阶段和稳定阶段4个不同阶段。针对改良膨胀土质量控制和评价体系中存在的不足,提出了基于电阻率指标的改性膨胀土的质量评价方法,通过试验证实了该方法的有效性和实用性。

基于电阻率法的膨胀土吸水膨胀过程中结构变化定量研究

针对非饱和黏性土结构定量研究中存在的困难以及现有的土的结构性研究方法所存在的不足,引入能同步反映土的微结构变化的电阻率方法,探讨土的电阻率方法在黏性土微结构定量研究中的应用。通过膨胀土击实样的无荷膨胀试验,同步测定土样的竖向电阻率与横向电阻率,计算出土的电阻率结构性参数指标,包括土的竖向与横向结构因子、平均结构因子、各向异性系数与平均形状因子的大小,通过研究土样吸水膨胀过程中的土的电阻率结构性参数指标的变化规律,建立描述膨胀土微结构变化的电阻率评价方法。试验结果表明,土的电阻率方法具有连续、快捷与测试方便等优点,其结构性参数指标可有效用于土的微结构变化定量研究。

基于电阻率的非饱和土基质吸力预测

针对非饱和土吸力测量与计算的困难,提出了一种利用土的电阻率结构参数预测基质吸力的方法。通过滤纸法测试重塑膨胀土的基质吸力,分析了非饱和土的基质吸力与体积含水率的关系,即土-水特征曲线的变化规律。在测试非饱和土横向与竖向电阻率的基础上,探讨了非饱和土的电阻率与其体积含水率的关系,并进一步研究了土的电阻率结构性参数F、f和A随体积含水率的变化规律。发现基质吸力与电阻率结构参数Re之间存在良好的抛物线关系,利用这种关系可以准确预测非饱和土的基质吸力。利用土的电阻率结构参数预测吸力,避免了吸力量测与计算的困难,简单实用。

膨胀土的循环胀缩特性试验研究

膨胀土分布的大多数地区气候都存在明显的干湿循环特征。这种气候的干湿循环会引起膨胀土含水量的变化,导致膨胀土发生胀缩循环效应。文章主要研究了合肥膨胀土的胀缩循环特性,试验结果表明,土样经过一个膨胀-干缩循环后再回到初始含水量点,土样的高度有所增加,不再是未膨胀前的高度,即膨胀与收缩并非是可逆的;膨胀土经过循环胀缩作用后,土体的胀缩性减弱,其抗吸水与抗失水的能力也随之下降;土的微结构变化主要集中在前几级循环胀缩过程中。