次生黄土介质环境地下管线雷达探测正演模拟及实践

西北地区城镇地下管线大多敷设于自然和人工形成的次生黄土介质环境中,次生黄土介质的介电分布的不均匀性,对探地雷达所探测地下管线反射信号造成的干扰,却往往被工程师忽略,增加了地下管线雷达探测信号解译误差。本文根据西北地区地下管线敷设的次生黄土介质环境特征,基于gprMax建立了非均质和均质土体介质环境中包含金属管及塑料管的介电模型,对上述模型进行了正演。在开展反射信号图像分析、单道反射信号分析和幅度谱分析的基础上,利用工程实践对次生黄土介质环境中敷设的金属管和塑料管探测信号特征进行验证。结果表明:非均质土体介电模型与实际岩土介电模型的图像信号更接近;奇异值法可将实测信号的目标可辨度提升2倍以上;金属管的反射波峰值比塑料管高3.7倍;金属管计算深度比实际深度浅,塑料管计算深度比实际深度深;次生黄土介质环境中,金属管与塑料管的幅度谱的主频应集中在200~400 MHz范围。研究结果可以指导次生黄土环境中金属管和塑料管的信号分析和特征识别,提高探地雷达图像的解译的效率。

青海强盐渍粉砂土MICP的有效性探索

在极端环境中发现原生高产脲酶微生物并开展岩土体的固强研究,是岩土体微生物矿化研究的一个热点和难点。该文在青海柴达木地区的强盐渍土中发现一种新型原生高产脲酶微生物,在强盐环境中,试验该微生物的盐耐受性和矿化性能,开展被加固土体力学强度试验。结果表明:在强盐渍环境下,该新型微生物脲酶活性保持在3.02U~5.03U。在强盐渍粉砂土中进行微生物矿化试验,一周时间内,可以使盐渍粉砂土柱中的碳酸钙含量增加8.11%,碳酸钙主要以球霰石为主;土柱的孔隙率降低6.12%,孔径由4~40μm大孔隙为主,变为以0.4~4μm的中孔隙为主,孔径分布范围变小了65%~68%;土柱的基本力学强度指标值得到提升。研究表明:该新型原生高产脲酶微生物对青海强盐渍土环境具有良好的耐受性,经过对其矿化诱导,可以产生球霰石沉淀,并能有效地黏结盐渍土颗粒,实现对盐渍土固强的目的。研究提供了在强盐渍土中进行微生物提取和矿化固强的研究方法,为探索高盐极端环境岩土材料MICP的有效性,提供一种新思路。

西宁地区地质雷达探测地下管线试验研究

为了研究在西宁地区地质雷达探测地下管线的效果,文中开展了地质雷达探测不同类型和不同地下敷设深度管线的试验。通过敷设电缆、金属管、PVC管,调节设备参数设置,数据图像处理,对地质雷达探测结果进行参数、波幅、图像和介质干扰因素分析研究。结果表明:确定本次探测地层相对介电常数为7;地质雷达探测3种管线单列波最大波幅均大于正常值(7500 mV);对电缆和金属管探测效果较理想,而对PVC管的探测效果较差;受介质干扰因素的影响,400 MHz中心频率地质雷达仅可探明埋深1.5 m以内的管线敷设。研究结果解释了介质干扰的影响机理,提供了一种判断管线埋深和部位的依据。

盐渍土腐蚀钢筋混凝土研究现状及展望

盐渍土地基对基础中的钢筋混凝土结构具有很强的腐蚀和粉化作用,盐渍土地区钢筋混凝土结构的耐久性,一直是盐渍土地区重点关注和研究的课题。通过梳理近年来中外学者在盐渍土地区展开的相关研究,围绕盐渍土中的氯盐、硫酸盐和复合盐离子对钢筋混凝土结构的腐蚀研究成果,总结出硫酸盐渍土和氯盐渍土的腐蚀化学机理、氯离子进入钢筋混凝土的方式、氯盐的临界浓度以及氯盐的侵入传输模型和复合盐离子腐蚀机理。目前,关于氯盐盐渍土对钢筋混凝土结构的腐蚀效应、侵入模型、腐蚀化学机理等研究已经形成比较完整的理论成果,但仍需进一步结合盐渍土地区的工程实践,对研究成果进行工程时效性验证;硫酸盐渍土对钢筋混凝土构件的腐蚀研究尚处于腐蚀机理研究阶段,硫酸盐渍土地区中水泥类型、混凝土类型和骨料矿物成分等的腐蚀效应、侵入方式和腐蚀破坏模型等还有待进一步研究。

甘肃新集水库泥质粉砂岩抗剪断特征参数试验

采用原位岩体力学试验对甘肃新集水库泥质粉砂岩岩体的抗剪断特性进行研究,确定抗剪断强度的标准值,为区域内工程建设优化设计及抗滑稳定验算提供参数。通过平推法进行现场混凝土与岩体接触面直剪试验,利用最小二乘法及图解法,对试验数据进行分析,并比较两种计算方法的优缺点。结果表明:混凝土—岩体接触面抗剪断的破坏过程主要分为线性阶段、屈服阶段和塑性变形阶段;研究区内泥质粉砂岩的混凝土—岩体抗剪断强度标准值f’=1.05,c’=0.28 MPa;岩体混凝土接触面剪切破坏以脆性破坏为主,具有明显的峰值强度和残余强度。研究区内泥质粉砂岩可满足工程施工和设计的要求,为当地的工程建设和岩石抗剪断特性理论研究提供依据。

微生物诱导碳酸钙沉淀消除砂土液化的研究进展

消除砂土地基振动液化问题一直是岩土工程研究的重要课题。微生物岩土工程技术是一种新兴的土体加固技术,通过低压技术向砂土地基中注入菌液和诱导液,最终快速析出方解石晶体,进而改善土体的抗液化能力。基于微生物矿化机理,总结了消除饱和砂土地基振动液化的原理和技术,重点对消除砂土液化的微生物矿化技术及其相关研究进展进行了归纳。在实验室条件下,该技术与传统消除饱和砂土地基液化的技术相比,微生物矿化后砂柱的抗液化能力显著提高;在实现提高土体抗液化能力的同时,具备绿色环保的优势。目前,该技术处于理论研究和初步实践阶段,仍需结合工程实践验证其可行性。还存在砂土固化效能不均匀、高产脲酶微生物不易保藏等问题有待进一步开展系统深入的研究。

寒旱区新型耐盐脲酶微生物筛选及鉴定

为了在寒旱区获得耐盐产脲酶的微生物,从柴达木盆地的土壤样品中筛选菌株,并探究菌株的生长特性和产脲酶的特性。采用平板划线法初筛、脲酶活力测定法复筛,筛选分离出一株稳定性良好的产脲酶菌株A80,进一步采用不同盐浓度的培养基探究A80菌株的耐盐程度,扩增其16SrDNA序列并构建系统发育树。结果表明:A80菌株归属于葡萄球菌属(Staphylococcus sp);该菌株在5%盐浓度下的液体培养基中振荡培养后,5~15h处于对数生长期,最佳发酵时间为24h,最佳产脲酶时间为50h,初始酶活达到1.49U/ml;其生物量大且能够耐受10%盐浓度的胁迫,具备较强的耐盐能力,为脲酶微生物在寒旱盐渍环境下的应用提供了理论依据。