粉煤灰掺量对膨胀土抗剪强度的改性影响

粉煤灰是一种火力发电后的固体废弃物。目前,我国每年仍有近亿吨的粉煤灰需要资源化利用,同时,膨胀土地区工程建设因膨胀土的反复膨胀-收缩的特性存在安全隐患。因此,本文选取南水北调中线引江济汉工程渠道地区的膨胀土样,在3%~13%粉煤灰掺量下进行改性,通过一系列的直剪试验,探究了粉煤灰对改性后膨胀土的抗剪强度影响,并分析了粉煤灰的改性机理,可为工程提供理论依据及应用建议,并为粉煤灰的资源化利用提供了一种可行的途径。

城市污泥反硝化细菌处理技术与固化应用

随着城市化进程加快,城市人口持续增加,生活生产中产生了越来越多的城市污泥,因此对城市污泥的处理迫在眉睫。通过向城市污泥中投入不同添加量的反硝化细菌来降低污泥中有机质、氨氮、总氮、总磷和不稳定态重金属的含量,由试验结果确定最佳添加量为15 g/m3。从单一变量试验中得出温度为25℃,上覆水体的pH=6.5时最利于反硝化作用。在进行单一碳源和复合碳源的比选时,加入复合碳源比单一碳源对有机质的去除率高14.1%,最终选择复合碳源作为反硝化细菌碳的来源。利用微生物先期处理后的污泥再加入生石灰除污脱水,采用水泥作为固化材料,通过正交试验,最终选择固化土的最终配比为25%(污泥/干土)、13%水和8%水泥,其在28 d的无侧限抗压强度为550.17 kPa。处理后的污泥固化土经酸雨淋洗确定满足重金属排放标准,可作为土工材料。

城市内河底泥与上覆水的污染物相互关系试验研究

针对福州市晋安区水系5个点位的河道底泥与其上覆水,开展有机质、总氮总磷、重金属污染物含量试验,采用分配系数定义底泥污染物和水中污染物的浓度比值,通过有机质、总氮总磷、重金属污染物的分配系数分析底泥其与上覆水中污染物的关联性,导入分配系数标准差与相关系数的关系,探讨底泥与上覆水污染物的关联度,进而明确其关键影响因素。结果表明:不同污染物在底泥与其上覆水中的分配比重不同,上覆水与底泥中污染物的相关系数差异较大,污染物分配系数越稳定,底泥与其上覆水中污染物的相关性越高;底泥中黏粒含量、有机质含量及塑性指数对污染物分配系数具有显著影响,污染物分配系数均随底泥黏粒含量的增加而增大,重金属分配系数随着底泥有机质含量的增加而增大;有机质分配系数与总氮分配系数随塑性指数的增大大致呈增大趋势,各重金属分配系数的对数值与底泥塑性指数之间具有良好的线性关系。

淤泥质软弱路基土的固化改良试验研究

淤泥质软弱土的处理历来是道路工程中重点关注的问题,其处理方法主要有吹填造地、脱水处理、化学处理等方法。从淤泥质土的固化改良机理出发,添加淤泥质土固化剂和外掺剂,并通过试验方法研究淤泥质软弱路基土的固化改良效果。试验结果表明:固化剂的选取对固化土性能有着重大影响,水玻璃掺量10%、碳酸钙掺量1.0%、生石灰掺量2%、FDN减水剂掺量1.5%时,固化剂的改良效果最佳。

天津滨海新区浅部地基土对地铁盾构区间主体结构腐蚀性规律分析

通过收集天津滨海新区268组地基土易溶盐室内试验数据,分析滨海新区埋深35 m以浅地基土中硫酸根离子含量、氯离子含量、平均含盐量、地基土pH值随深度变化的分布规律,以及地基土对盾构主体结构(管片)中混凝土和钢筋的腐蚀性。结合天津滨海新区轨道交通中盾构区间主体结构埋深情况,提出当隧道埋深位于地下水位以下时也应取土样进行易溶盐分析试验,进行腐蚀性判定,同时提供了盾构区间主体结构防腐措施和建议。

杭州地铁储气砂土的渗气性试验研究

浅层气地质灾害对工程的影响日益受到重视,认清储气土层的气渗透特性是采取积极有效工程措施防治灾害影响的基础。以杭州地铁所遇的储气砂为研究对象,利用自制的渗气性量测装置对其进行了系统的试验研究。结果表明:地铁工程所遇的浅层气储气砂层属渗透性极好储层,渗透率达2960×10-3μm2;砂土中气渗透规律符合达西定律;饱和度较低时,含水率的增加对砂土的渗气性影响很小;随着饱和度的增加,气渗透性逐渐减弱,在饱和度大于80%后,渗气系数急剧减小直至完全不透气;饱和度的变化相对于干密度对储气砂土的渗气性影响更为显著。

FeSO4稳定铬污染土的铬赋存形态及浸出特性研究

采用硫酸亚铁(FeSO4)对Cr(Ⅵ)污染土进行稳定化处理。研究了Fe(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)摩尔比和养护龄期对污染土稳定过程中的铬赋存形态及浸出特性的影响规律。结果表明:随着Fe(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)摩尔比和养护龄期的增加,Cr(Ⅵ)和总Cr的浸出浓度降低,稳定土中Cr(Ⅵ)的含量降低,当摩尔比为3时,Cr(Ⅵ)和总Cr的浸出浓度均低于我国《危险废弃物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB/T50853―2007)的限值;当摩尔比为10时,稳定土中Cr(Ⅵ)的含量低于我国《土壤环境质量标准》(GB15618―2008)中工业和商业用地的限值(30 mg/kg);当摩尔比为20时,低于居住用地限值(5 mg/kg)。形态提取试验结果表明:FeSO4改变稳定土中铬的赋存形态,可促使铬从弱酸态向可还原态和可氧化态转化,而对残渣态的铬影响不大。Cr(Ⅵ)的浸出浓度与稳定土中的Cr(Ⅵ)含量均存在指数函数关系,且浸出试验不能全面、客观地评价铬污染土稳定效果。

南疆棉田表层土壤盐分的空间变异特征分析与应用

通过研究土壤盐分的空间变异,快速准确获取土壤盐分的空间分布是精准农业和环境保护的基础。使用土壤电导率仪（PET2000）网格法在50 m×70 m面积的田块内布点（网格边长5 m）,测量棉田表层土壤（0~25 cm深度,每5 cm为一层）电导率;应用ArcGIS9.2中地统计学模块构建、筛选和验证模型;利用地统计学方法研究表层土壤盐分的空间变异规律,进行空间分布预测,并针对棉田表层积盐问题提出了相应的解决措施。结果表明：克里格（Kriging）插值方法中的Rational Quadratic模型适宜预测表层土壤电导率,区内棉田表层盐分的空间变异特征明显,变异系数达到0.578,土壤盐分的空间变异性随深度增大逐渐降低;产生空间变异的主要原因是土壤岩性的空间差异和微咸水灌溉;解决棉田局部积盐的措施是根据土壤盐分空间差异特征的分析与预测进行适时定位灌溉,从而合理利用水资源并改善作物生长环境。

NaCl溶液对土体持水特性影响的试验研究

分别采用不同浓度的NaCl溶液对低塑性黏土进行饱和,然后进行压力板和蒸汽平衡法试验,获得整个吸力范围内的土-水特征曲线(SWCC)。分析不同浓度的孔隙溶液对SWCC的影响规律,结果表明:盐分对基质吸力的影响较小,对总吸力影响较大,这主要是因为盐溶液引起的渗透吸力所致。在蒸汽平衡法试验中,随着含水率的降低,孔隙浓度增大,渗透吸力增大。然而,基质吸力随着含水率的减小迅速增大,使得渗透吸力所占的比例逐渐减小。在非饱和土中,总吸力包括基质吸力和渗透吸力;基质吸力包括毛细部分和吸附部分,当土体中含水率较低时,主要是吸附效应在起作用;渗透吸力与溶液浓度有关。根据试验结果深入分析了吸附水膜和土颗粒之间的相互作用,得出由于溶质的存在对分子间吸附力的影响规律。根据表面化学原理,建立了分子间作用力和吸附水膜厚度之间的关系,以描述处于吸附状态的土-水特征曲线。

NaCl溶液对土体冻结特征影响的试验研究

冻结特征曲线(SFCC)是指冻土中温度和未冻水含量之间的关系,采用核磁共振系统和低温恒温冷浴获得了采用不同浓度Na Cl溶液饱和的黏土的冻结特征曲线。根据试验结果分析不同浓度的孔隙溶液对冻结特征的影响规律,结果表明:随着溶液浓度的增大,冻结特征曲线向上移动,也就是说在相同未冻水含量下,浓度越大,冻结温度越低。这主要是因为盐溶液引起了渗透势能,使得孔隙水中总势能降低,从而降低了孔隙水的冰点。在冻土中,孔隙水的冻结温度与能量状态有关,其中孔隙水的势能包括基质势能和渗透势能,而基质势能部分又分为毛细部分和吸附部分,渗透势能与孔隙溶液的浓度有关。当土体中未冻水含量较低时,主要是吸附效应在起作用。此时未冻水是以吸附膜的形式吸附在土颗粒的周围,将非饱和土的概念引入到冻土中,采用分子间作用力和吸附水膜厚度之间的关系,以描述处于吸附状态的冻结特征曲线。结合渗透势能来模拟不同浓度下的冻结特征曲线,与试验数据拟合结果较好。

粉煤灰、粘土、膨润土等对Zn^(2+)的吸附试验研究

研究了粉煤灰、粘土、膨润土等从溶液中去除有毒金属离子Zn2+的吸附过程。动态试验显示吸附过程是快速的。吸附试验结果表明,粉煤灰、膨润土对Zn2+的吸附能力相当,但远大于粘土、粉质粘土。平衡吸附模型充分说明,在高浓度下Zn2+在粉煤灰、粘土、粉质粘土上的吸附符合Langmuir等温线。试验结果亦表明,随着吸附剂中Zn2+含量的增加,粉煤灰等吸附剂对Zn2+吸附的百分率均呈减小的趋势。

击实膨胀土的电阻率特性试验研究

针对电阻率与膨胀土特征的关系研究较少的现状,研究了击实膨胀土的电阻率特性与利用电阻率法评价膨胀土胀缩变形的可行性及评价方法。在不同的击实条件下制备膨胀土击实试样,利用ESEU-1型土的电阻率测试仪,采用二相电极在低频交流电作用下测试土的电阻率。具体研究了含水量、孔隙液电阻率、孔隙率、温度以及击实功等对击实膨胀土电阻率的影响特征,以及击实膨胀土的膨胀量、膨胀力以及线缩率与电阻率的关系,探讨了利用土的电阻率法评价膨胀土胀缩特性的方法。结果表明:击实膨胀土的电阻率随含水量、温度、孔隙率的增加而减小,而击实土的膨胀率、膨胀力及线缩率随电阻率的增大而增大。因此,该方法可有效预测现场膨胀土特性及其他工程性质。

土体剖面温度物理模型试验研究

利用自主开发的土体温度物理模型试验系统,研究了土体剖面温度随时间的变化规律,通过改变土体表面的覆盖层属性,对比分析了裸土和混凝土板覆盖下土体剖面的热传递特点。结果表明:在恒定热源作用下,土体剖面温度迅速上升到一定值之后逐渐趋于稳定,初始升温速率随深度的增加而呈指数递减,最终平衡温度随深度的增加而显著衰减;温度在土体剖面上的传递存在明显的滞后效应;混凝土板覆盖下土体的初始升温速率和最终平衡温度较裸土高;土体剖面热通量反映了土体中热量的传递特征,其变化规律与上下土层间的温度差变化规律一致。

离子选择性电极法测定土壤中溴化物的实验研究

对Br-选择电极法测试土壤中Br-的条件进行了研究,Br-浓度标准系列的测试结果表明其相关性很好,但对环境因素敏感;对添加不同pH值的缓冲体系的研究表明,pH值为5的醋酸缓冲溶液是最佳条件。以去离子水,土/水为1/10的比例提取土壤中的Br-,对上部清液100mL中加入10mL的pH值为5的醋酸缓冲溶液,以及对加标土壤样品的测试结果表明,当加标水平接近于土壤中的Br-含量时,具有较高的回收率。去离子水浸提取土壤中Br-的比例在57.04%～93.49%间。

统一硬化模型在复杂加载条件下的应用

超固结土模型是能够描述土的剪缩、剪胀、硬化、软化和应力路径依赖性等特性的简单、实用的模型,与剑桥模型相比,仅增加了一个材料参数(Hvorslev面斜率).采用基于SMP(SpecialyMobilized Plane)强度准则的变换应力方法对模型实现了三维化.在模型中应用加卸载准则来反映复杂加载条件下土体的应力应变特性,模拟了随着循环次数的增加,土体会逐渐变硬,剪切模量逐渐增大、孔隙比减小、超固结程度不断增大等趋势.由循环加载以及真三轴试验数据和预测结果的基本吻合表明了模型能够合理地反映复杂加载条件下土的变形特性.

水玻璃与粘土矿物之间表面反应的实验研究

为深刻认识水玻璃加固粘土地层的机理，用水玻璃溶液与粘土作用，测定粘土作用前后的Ｘ射线衍射、红外光谱和Ｘ射线光电子能谱。实验表明，在８０℃用５０ｇ／Ｌ的水玻璃溶液浸泡６ｈ后烘干的粘土，其整体化学构成的变化很小，以至用红外光谱法测不出来；用Ｘ射线衍射和Ｘ射线光电子能谱法，测出粘土颗粒表面与水玻璃发生了化学反应，这种反应可能增加粘土颗粒之间的胶结力。

内蒙古高庙子膨润土热学性能研究

膨润土的热学性能是评价膨润土作为高放废物深地质处置库缓冲/回填材料的重要参数。高庙子膨润土矿床初步确定为中国缓冲/回填材料的供应基地,本研究通过实验,获得了高庙子膨润土的导热系数。结果表明,在相同的压实密度条件下,随着膨润土含水率的增加,导热系数也增加。

土壤固相组分对镉吸持试验研究

选用三种不同类型的土壤，用连续提取法去除土壤固相中碳酸盐（石灰性土壤）、氧化锰、有机质、无定型氧化铁和晶型氧化铁组分，制得分离某一组分或某几个组分后土壤钙饱和的样品，研究土壤固相各组分对Ｃｄ吸持的影响。研究表明，Ｃｄ的吸持能力除受土壤理化性质的影响外，土壤固相组分及其相互作用直接控制着土壤对重金属Ｃｄ的吸持。

冻融作用下特定污染物的清洗试验研究

抽出处理法是目前修复土壤污染常用的方法之一,为了解决抽出处理法中对渗透性差的土中污染物和低浓度污染物效率低的问题,利用土体冻结过程中在一定的温度梯度和水分条件下未冻土侧水分(溶质)向冻结锋面迁移和冻融作用导致渗透性增强的特性,开展了基础试验。试验将混有模拟污染物NaCl溶液的粘土作为研究对象,结合传统的抽出处理法,实施了单向冻融试验和污染物清洗模型试验,探索了利用冻融现象清洗污染土壤的可行性。结果表明,冻融作用有助于提高污染物的抽出效率。

合肥地区螺旋板载荷试验方法的研究

螺旋板载荷试验因能测试深层地基土的承载力而被广泛应用。文章通过总结螺旋板载荷试验与平板载荷试验的对比试验结果,以及螺旋板载荷试验速率对合肥地区地基承载力的影响,进而探索研究螺旋板载荷试验方法的标准以及其在合肥地区的适用性;提出了螺旋板载荷试验确定合肥地区地基承载力的建议方法。该方法的建立为今后合肥地区工程设计与施工建设提供了有益的参考依据。