模拟酸雨侵蚀环境下悬臂抗滑桩耐久性极限寿命预测

为构建长期荷载及酸雨侵蚀耦合作用下悬臂抗滑桩耐久性极限寿命准则及服役寿命预测模型,通过开展酸雨单独侵蚀、弯拉荷载及酸雨耦合侵蚀作用下的混凝土中性化试验,构建了混凝土中性化深度多因素时程演化模型;其次通过修正混凝土中性化残量计算模型建立了抗滑桩桩身钢筋初锈时间模型;进一步结合现有钢筋锈蚀速率模型提出了抗滑桩耐久性极限寿命准则及服役寿命预测模型;最后基于控制变量法对桩体材料、桩体施工、外部环境及外部荷载等因素进行了参数研究。结果表明:弯拉荷载及酸雨侵蚀耦合作用下混凝土中性化深度与侵蚀时间、应力水平、模拟酸液酸度均呈正相关,混凝土中性化深度时变演化过程符合三阶段模式;利用所建悬臂抗滑桩耐久性极限寿命预测模型获得的预测值比易丽云建立的模型及黄新朋建立的模型预测值分别长17.52 a及12.47 a,所建模型具有较好的适用性,预测结果更为经济合理且符合工程实际;悬臂抗滑桩服役寿命与桩身混凝土保护层厚度、桩身混凝土强度、施工质量及外部侵蚀溶液pH值成正比,与桩身混凝土水灰比、桩身滑面处应力水平成反比。该研究结果对酸雨侵蚀作用下悬臂抗滑桩服役寿命评估具有重要的科学指导意义及实用价值。

严重风沙地区侵蚀环境桥梁桩基永久性钢护筒施工技术探究

本文聚焦严重风沙侵蚀地区桥梁桩基施工的关键技术问题,深入探讨了永久性钢护筒施工技术的应用。研究表明,永久性钢护筒能有效保护桥梁桩基,增强其在严重腐蚀环境(L3、H4、Y4)时耐侵蚀性能。通过创造稳定施工环境、对照评估材料质量、采用先进焊接技术,并依据桩基特性和地质条件调整护筒长度,力求实现最佳保护效果。这一研究为风沙侵蚀地区桥梁桩基施工提供了有益的技术支撑。试验和实地检查验证了这些技术的有效性。在风沙侵蚀严重的地区,这种新型的施工方式为桥梁桩基带来了重要的防侵蚀保障。这项研究的成果对于提高我国风沙地区严重腐蚀环境桥梁基础设施建设的质量和寿命具有重要的参考意义。

西南石漠化区地表侵蚀/地下漏失的侵蚀环境特征

西南喀斯特区具有独特的地表地下双重侵蚀环境系统,而基岩明显出露的石漠化区露石与土壤的镶嵌分布塑造该区最复杂的侵蚀环境系统,其侵蚀环境组成和作用特点具有自身独特性,但目前尚缺乏系统认识。以贵州石漠化区的野外调查、定位试验和室内分析等前期研究成果为主线,深入分析和总结地表侵蚀/地下漏失的双重侵蚀环境组成、侵蚀对象、侵蚀方式、侵蚀动力因子及作用特点。结果表明:石漠化区侵蚀环境具有典型的脆弱性、复杂性及速变性;在组成上,侵蚀动力包括水力(降雨、岩面流、地表径流)、重力、风力、人为因素以及岩溶作用和石漠化等营力因子;侵蚀对象包括土壤、腐殖质、岩石及岩石风化物等;侵蚀界面包括地表和地下、水土岩气生等多界面;地表侵蚀多以水力侵蚀形式发生,而地下漏失呈叠加水力侵蚀、重力侵蚀和化学溶蚀的复合侵蚀类型;提出石漠化区土壤侵蚀研究应关注的重点问题和建议。研究有助于深化对石漠化区土壤侵蚀环境的认识,为该区地表侵蚀/地下漏失的研究提供理论参考。

新疆复杂侵蚀环境下长距离输水管道阴极保护技术实践与展望

近年来新疆长距离输水管道工程建设迅速,钢管(SP管)、预应力钢筒混凝土管(PCCP管)应用较为广泛。由于新疆地貌单元多、地质条件复杂,工程建设普遍面临高地震、严寒、侵蚀性土壤环境的考验,管道设计除了考虑大流量、高工压因素外,还需要重点研究水、土壤等侵蚀介质对管道造成的破坏。介绍了土壤腐蚀的机制及阴极保护方法,着重介绍了阴极保护工程领域相关进展情况,对阴极保护的必要性及技术应用进行了概述。结合若干工程输水管线实例对阴极保护技术发展进行了总结,提出阴极保护技术发展的关键技术和今后需要进一步关注的重点。

近海侵蚀环境条件下的混凝土耐久性分析与施工控制

为保证近海侵蚀环境条件下的建筑结构安全与使用寿命,结合福建平潭协和医院(一期)工程中的综合楼地下室抗渗混凝土施工案例,综合考虑影响混凝土耐久性的相关因素,从原材料要求、配合比设计及工作过程控制等角度出发,总结分析了有利于保障近海侵蚀环境下混凝土耐久性的设计与施工措施。落实技术措施后,项目最终取得了优良的经济效益、环保效益与节能效益,可为类似近海侵蚀环境下的混凝土工程施工提供有价值的借鉴。

侵蚀环境生态恢复过程中人工刺槐林(Robinia pseudoacacia)土壤微生物量演变特征

采用时空互代法,以典型侵蚀环境纸坊沟流域生态恢复过程中不同年限的人工刺槐林为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为参照,分析了植被恢复过程中土壤微生物量、呼吸强度、代谢商及理化性质的演变特征。结果表明,生态恢复过程中刺槐林土壤理化性质得到明显改善,微生物量随恢复年限的增加变化显著,10~15a后达到显著水平;并随年限逐渐增加,在近熟林和成熟林期基本达到稳定,成熟林后期又开始上升,恢复50a的刺槐林微生物量碳、氮、磷较坡耕地增加幅度分别为213%、201%和83%,但仅为天然侧柏林的50.98%、55.17%和61.48%。呼吸强度随恢复年限增加先升高后降低,与有机碳变化规律不同步;qCO2在恢复初期较坡耕地显著升高,随后迅速降低,25a后开始回落到坡耕地以下,50a后达到最低值,与天然侧柏林没有显著差异。相关性分析显示微生物量碳、氮、磷、qCO2与土壤养分和恢复年限相关性最为密切,达到显著（P〈0.05）或极显著水平（P〈0.01）。人工刺槐林促进生态恢复可以依靠生物的自肥作用恢复土壤肥力和增加微生物量,但要恢复到破坏前该地区顶级群落时的土壤微生物量和理化性状,还需要一个漫长的阶段,这个阶段可能需要上百年的时间。

侵蚀环境小流域生态经济系统健康定量评价

生态经济系统健康是黄土丘陵区侵蚀环境下水土保持与生态建设的目标。在分析侵蚀环境下生态系统健康特征和诊断指标筛选原则的基础上,从资源环境支持、社会经济人文影响和生态综合功能3个方面,选择17个因素作为参评因子,建立了一套适合于侵蚀环境小流域生态经济系统健康诊断的指标体系。以均方差决策法确定各指标的权重,运用递阶多层次综合法、线性加权函数法分别建立二级层次和综合指标健康诊断模型———健康指数。分析研究侵蚀环境小流域生态经济系统健康动态,结果表明,该环境系统健康状况相对稳定,健康指数呈逐年波动式上升趋势(由1985年的0.370增大到2003年的0.573),具有较强的可持续发展能力。同时,以现实生态经济最佳水平为目标,引入障碍度、优势度等概念,运用通经分析对该环境小流域系统健康进行障碍和优势诊断,并据此提出了建设对策和建议,为该环境小流域生态环境建设提供科学依据。

黄土丘陵区小流域侵蚀环境对土壤微生物量及酶活性的影响

土壤侵蚀环境直接影响土壤的特性,对土壤微生物的形成和稳定具有重要的影响。土壤微生物量推动着土壤的物质循环和能量流动,对土壤中各种环境的变化有很强的敏感性。土壤酶活性能表示土壤微生物功能的多样性,与土壤微生物量有着紧密的联系。为了探究不同侵蚀环境对土壤微生物量和酶活性的影响,以黄土丘陵区陈家坬小流域为研究区,选择5种不同侵蚀环境下0—10cm和10—20cm土层的土壤为研究对象,对土壤微生物量及其土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性进行了研究。结果表明:(1)土壤微生物量碳、氮、磷含量均表现为0—10cm大于10—20cm土层;土壤微生物量碳和磷在阴沟坡最大,在阳梁峁坡和峁顶较小,且阴沟坡和峁顶差异显著;土壤微生物量氮在阳沟坡最大,阴阳梁峁坡最小,差异性显著(P<0.01)。(2)土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性均表现为0—10cm大于10—20cm土层,且在不同侵蚀环境下均表现为阴梁峁坡最大,阳梁峁坡最小。(3)相关性分析表明,土壤微生物量碳、氮、磷与土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶活性之间均有极显著的正相关。

侵蚀环境撂荒地植被恢复与土壤质量的协同效应

【目的】探索黄土丘陵区退耕撂荒地植被恢复与土壤相关要素的关系,为生态恢复重建决策提供理论依据。【方法】以中国科学院安塞水土保持实验站墩山退耕不同年限的撂荒地为研究对象,通过植被群落特征调查和土壤质量测试分析等,运用相关和回归分析方法对植被恢复过程中植被与土壤质量的协同效应研究。【结果】在其恢复过程中,植被地上生物量与植被覆盖度呈正相关,它们与土壤容重呈负相关,而与土壤大团聚体、水稳性大团聚体、有机质含量、全氮含量、水解氮含量、速效钾含量、微生物量(C、N、P)以及土壤呼吸强度之间呈正相关,与土壤全磷、速效磷含量无显著相关性。同时,植被地上生物量和植被覆盖度与土壤抗蚀性关系密切,它们与表示土壤抗蚀性能的土壤团聚度、结构系数之间呈正相关,与土壤分散系数、结构体破坏率之间呈负相关。土壤容重与土壤大团聚体、水稳性团聚体含量之间呈负相关,土壤大团聚体含量与水稳性团聚体含量之间亦呈正相关。【结论】黄土丘陵区退耕撂荒地植被恢复过程中,土壤质量得到不断恢复提高,并能促进植被的生长繁衍,推动植被恢复演替进展,植被恢复健康和演替的同时,亦进一步推动土壤质量的改善提高,二者之间表现为正向互作效应。

侵蚀环境退耕撂荒地水稳性团聚体演变特征及土壤养分效应

研究了侵蚀环境退耕撂荒地生态恢复过程中水稳性团聚体的变化规律及其与土壤养分状况及土壤微生物量的关系，结果表明，侵蚀环境退耕撂荒地土壤水稳性团聚体含量迅速提高，在退耕撂荒的第一个10年，水稳性团聚体增大约253．45％。随着退耕撂荒年限的延长，其增大幅度趋缓，第10～50年，水稳性团聚体仅增大16．42％，之后增大幅度更加缓慢，接近一个稳定的水平。相关性分析和回归分析表明侵蚀环境退耕地撂荒后土壤中〉0．25mm水稳性团聚体与土壤的有机碳、全氮、速磷、碳酸钙、微生物量（C，N，P）、CEC关系密切，达到显著（P〈0．05）或极显著水平（P〈0．01），而与速钾没有明显的相关性。要保持侵蚀环境退耕撂荒土壤良好的结构状况，必须坚持长期封禁，维持土壤有机碳变化处于平衡状态。

中国东北黑土区土壤侵蚀环境

分析了黑土腐殖质、黑土母质、黑土区气候、地貌、植被及人类开垦等活动与黑土侵蚀之间的关系,指出了黑土区农业开垦与耕作是导致黑土流失的主要原因,同时,在人类干预条件下,某些自然因素对黑土加速侵蚀的影响就会明显地凸现出来。实际上,黑土区独特的自然环境与人类活动方式已经使其成为目前中国土壤侵蚀潜在危险性最大的地区之一。目前,黑土流失速度相当快,不少地区已经出现了成土母质露于地表的现象,土壤侵蚀严重。如果我们现在还不能正确认识黑土地治理的紧迫性,黑土区很快就将变为名副其实的"不毛之地"了。

近100年植被破坏侵蚀环境下土壤质量退化过程的定量评价

以黄土高原子午岭地区近100a不同开垦年限位于墚坡的农地为研究对象,通过相关分析并结合所选指标的有效性、全面性和敏感性分析,从6个土壤物理指标、6个土壤化学指标、8个土壤生物指标,共20个土壤性质指标中,筛选出有机碳、真菌数量、碱性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、毛管孔隙度、物理性粘粒、粗粉粒和水稳性团聚体平均重量直径(MWD)等8个土壤性质指标,作为土壤质量退化评价指标体系。通过主成分分析,计算土壤质量综合指数(SQI),定量评价近100a植被破坏侵蚀环境下的土壤质量退化过程。结果表明,林地SQI在0—20和20—40cm土层分别为0.909和0.427;林地开垦耕种100a期间,SQI随开垦年限的增加呈快速下降的趋势,尤其是在开垦耕种初期4a内,SQI年均下降速率在0—20和20—40cm土层分别达0.073和0.028;同林地相比,SQI分别下降了32.3%和26.2%。此后随着开垦耕种年限的增加下降速率逐渐减小。开垦耕种12a后,0—20和20—40cm土层的SQI分别为0.549和0.235,分别下降39.6%和45.0%;4—12a期间的SQI下降速率分别为开垦初期的10.9%和35.7%。开垦耕种43a后,SQI在0—20和20—40cm土层分别为0.333和0.144,分别较林地下降64.4%和66.3%,12—43a期间的SQI下降速率分别为开垦初期的9.6%和10.7%;开垦耕种100a期间,SQI在0—20和20—40cm土层分别为0.140和0.068,分别下降84.6%和84.1%;43—100a期间的SQI下降速率分别为开垦初期的4.1%和3.6%。同时,SQI年均下降幅度在0—20cm土层高于在20—40cm土层;且随开垦耕种年限的增加,SQI在0—20cm和20—40cm上下两土层之间的差异趋于减少,说明加速侵蚀是研究区土壤质量下降的主要原因。

海水侵蚀环境下混凝土材料微观结构分析

采用数显显微硬度计、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、压汞仪和固体核磁共振波谱仪分析了混凝土材料的细观实验力学性能、微观形貌、化学组成和孔隙结构。结果表明:海水侵蚀环境下,混凝土界面区附近聚集石膏、钙矾石等晶体,导致溶出性或膨胀性破坏;通过掺入矿粉,细化混凝土的孔隙、改善界面区的力学性能,但矿粉掺量超过30%后的孔隙细化效果不佳,且使孔径分布呈两极化趋势,无害孔和多害孔明显增加,少害孔和有害孔急剧减少;核磁共振波谱仪分析表明其胶凝体系中29Si所对应的共振频率降低,化学位移向负值方向移动,凝胶产物中的硅氧四面体除以Q1、Q2和Q2(1Al)形式存在,还以Q3和Q4形式存在。

NaCl侵蚀环境下水泥土的宏微观特性分析

通过宏微观室内试验相结合的方法,探讨了NaCl侵蚀环境下水泥土的宏微观性能的变化规律,并从微观角度分析了其抗剪性能变化的内在机理.结果表明:在侵蚀过程中,水泥土内部结构遭到侵蚀,不同侵蚀龄期下结构单元体的形状、排列形式及孔隙的发育是不同的,总体而言,颗粒的定向度、紧密程度越来越差,孔隙数目越来越多,结构骨架越来越松散;微结构参数颗粒形状度、不均匀系数及欧拉数呈下降趋势,颗粒分布分维呈上升趋势;抗剪强度出现"波折、振荡"现象,但总体上呈下降趋势;通过回归分析建立了抗剪强度指标与微结构参数间的分析模型,完善了水泥土宏微观性能的研究.

黄土丘陵区侵蚀环境不同坡面及坡位土壤理化特征研究

研究了黄土丘陵区纸坊沟流域阴阳坡面及不同坡位土壤水分、物理和养分特征,结果表明,与坡顶距离越远,表层土壤含水量由小变大。阴坡蒸发量小,土壤含水量较大。容重阴坡<阳坡,距坡顶越远,土壤容重、非活性孔度越小,孔隙比、活性孔度越大,同一坡向阳坡随土层加深土壤容重增大,阴坡表层土壤容重增加幅度较下层小,容重在剖面趋于均化。阴坡对土壤的改善优于阳坡,有利于植被生长。表层土壤全氮含量阴坡>阳坡,且随土层加深而减少。全氮和有机质在坡中下部累积。全磷在不同坡向和坡位变化不明显。速效钾在各坡位变化幅度较小且阴坡>阳坡。阴阳坡土壤各养分有向表层富集的趋势。坡面土壤容重与土壤孔隙比、活性孔度、毛管含水量和有机质呈极显著负相关,与土壤非活性孔度和表层土壤含水量呈显著正相关,土壤有机质和土壤全氮、速效钾呈极显著正相关。在对坡面进行植被恢复时,需结合坡面土壤变化规律,因地制宜,合理利用和开发土地资源,促进植被恢复演替。

黄土丘陵区不同侵蚀环境下土壤有机碳对植被恢复的响应

植被恢复是提高土壤有机碳累积和储存的重要措施。以黄土丘陵区两个典型侵蚀环境下的小流域即黄土区坊塌流域和砒砂岩区满红沟流域退耕坡面为研究对象,分析了土壤有机碳含量(SOCC)、有机碳密度(SOCD)在同一侵蚀环境不同群落下的变化以及在同一群落不同侵蚀环境间的差异,旨在探明不同侵蚀环境下土壤有机碳对植被恢复的响应。结果表明:1)同一侵蚀环境下,与坡耕地相比,自然恢复方式下退耕地植被恢复初期SOCC、SOCD均显著降低,之后随植被恢复均显著升高(P<0.05);人工恢复方式下退耕地20—25年柠条锦鸡儿群落和13—14年刺槐群落SOCC、SOCD均显著升高(P<0.05),说明同一侵蚀环境内,退耕地在两种恢复方式下均能显著提高土壤有机碳累积和储存。2)同一侵蚀环境下,与相近恢复年限的自然恢复群落相比,刺槐群落SOCC、SOCD均显著高于长芒草+铁杆蒿群落(P<0.05),砒砂岩区柠条锦鸡儿群落SOCC、SOCD均显著低于铁杆蒿群落(P<0.05),黄土区柠条锦鸡儿群落SOCC显著低于而SOCD显著高于铁杆蒿群落(P<0.05),说明相同恢复时间内,相对于自然恢复方式,人工刺槐造林在两种侵蚀环境下均能累积与储存较多的土壤有机碳,而柠条锦鸡儿造林在两种侵蚀环境下累积土壤有机碳的效果均不佳,在黄土区储存土壤有机碳效果好于砒砂岩区。3)同一群落下,黄土区人工和自然恢复群落SOCC均高于砒砂岩区;黄土区人工恢复群落SOCD均显著高于而自然恢复群落SOCD均低于砒砂岩区(P<0.05),说明黄土区人工恢复累积和储存土壤有机碳及自然恢复累积土壤有机碳的效果较好,而砒砂岩区自然恢复储存土壤有机碳的效果较好。

水泥改性膨胀土在侵蚀环境下的干湿循环效应研究

为了研究水泥改性膨胀土在复杂环境条件下的稳定性及耐久性,设计了室内模拟试验,探讨了纯净水、不同浓度及不同种类的化学溶液在干湿循环作用下对水泥改性膨胀土的侵蚀效应。从初始至破坏状态,记录了试样的宏观裂隙开展过程及体积的变化情况,对比分析了相应的荷载位移曲线及峰值强度,得到了水泥改性膨胀土在不同侵蚀环境下的力学特性随干湿循环次数的变化规律,并对相应的作用机理进行了分析。试验结果表明,侵蚀环境的干湿循环作用对水泥改性膨胀土的力学特性有明显的影响,且随着侵蚀溶液的浓度和干湿循环次数的递增而变得愈加显著。

黄土丘陵区坝地系统土壤养分特征及其与侵蚀环境的关系 Ⅱ.坝系土壤粒径分布及各粒径的养分状况

坝系土壤粒径均以粉粒为主，含量占土壤的６６％～７０％。各土壤间粉粒含量差异很小，所不同的是，坝地富粘层粗粉粒少细粉粒多，砂粒少粘粒多，坝、坡轻壤层反之。土壤ＯＭ、ＴＮ主要集中在粘粒中，其浓度在粗细颗粒中差别悬殊。ＴＰ及ＴＫ在粗细颗粒中这种差别就较小。土壤中各形态锌均随着土壤颗粒变细而浓度增加，在＜０．００５ｍｍ粒径中浓度陡然提高。故坝地富粘层中ＯＭ、ＴＮ、ＡＺｎ的含量最丰。上述粒径及养分分布特点，揭示了在泥沙迁移淤积过程中，坝地不同部位土壤养分差异的内在原因。

氯盐侵蚀环境和荷载耦合作用下盾构管片耐久性评价与寿命预计

基于荷载作用下管片混凝土内部孔隙率的变化特征,提出荷载作用对氯离子扩散影响的理论分析模型,并根据Fick第一定律,推导得荷载作用对氯离子扩散系数的影响方程。在参考既有试验数据的基础上,采用数值拟合和参数回归的方法,分别建立侵蚀环境氯离子质量分数、荷载水平以及侵蚀时间3因素耦合作用下的扩散系数与表面氯离子质量分数的数学表征模型,进一步结合Fick第二定律提出了氯盐侵蚀环境及结构荷载耦合作用下的盾构隧道管片结构混凝土耐久性评价模型及寿命预计方法。

黄土丘陵区坝地系统土壤养分特征及其与侵蚀环境的关系 Ⅰ.坝地土壤的理化性状及其数值分析

坝地土壤有明显的层次构型，上轻下粘，存在着相当于作物养分库的富粘层，对耕作和保蓄水肥十分有利。土壤养分贮量随粘粒的增加而提高。坡地土壤无明显层次，养分贮量远低于坝地的中粘层与富粘层，故坝、坡地上层养分差异不大，３０ｃｍ以下坝地远高于坡地。坝地土壤肥力形成以粘粒化过程为主，养分间协调性较好，坡地土壤以有机质积累过程为主，养分相对处于离散状态。坝地粘粒富集层锌的供应容量与强度均较大，生长的黑麦草干物质与养分累积量较多。