冻融-风沙吹蚀对渠道衬砌混凝土损伤的加速劣化机制

【目的】探究北方水工渠道混凝土衬砌在冻融-风沙吹蚀不利环境的损伤破坏机制。【方法】利用内蒙古地区固体废弃物粉煤灰和硅粉配制满足渠系工程要求的混凝土试样,研究不同铺设方位渠道混凝土衬砌的抗冻融-风沙吹蚀损伤特征及对其使用寿命的影响。【结果】①风沙吹蚀加速了北方寒区混凝土衬砌的冻融损伤破坏,渠道混凝土表面浆体剥蚀程度随吹蚀角增大而加剧,90°吹蚀角风沙吹蚀时混凝土表面损伤最严重,加速了表面浆体脱落和内部损伤,对混凝土内部产生的损伤是30°吹蚀角的2倍;②吹蚀面劣化程度表现出明显的分形特征,冻融-风沙吹蚀耦合作用使内部小孔隙向大孔隙演变;③基于物质衰变理论与灰色理论,建立了相对动弹性模量的GM(1,1)灰色预测模型和不同角度风沙吹蚀下混凝土冻融循环损伤的寿命预测模型。【结论】水工混凝土衬砌服役寿命随吹蚀角增加而减小,90°吹蚀角作用下服役寿命缩短为25.83 a。

砾石覆盖对土壤吹蚀的抑制效应

在风洞实验室模拟测定了不同砾石覆盖密度和覆盖方式的土壤吹蚀速率。结果表明，砾石覆盖对吹蚀速率的抑制作用可表达为砾石铺压的密度效应和空间排列效应。在一定的风力条件下，吹蚀速率随砾石覆盖密度的增加呈现指数递减变化；在一定的铺压密度下，不同铺压方式表现出不同的吹蚀抑制效应，从小到大依次是：平行条带铺压＜簇状铺压＜斜交条带铺压＜垂直条带铺压＜随机铺压。

土壤短期吹蚀的粒度分维研究

基于风洞实验数据 ,对砂质壤土与壤质砂土短期吹蚀的粒度分形结构及其分维变化进行了探讨。结果表明 :( 1)在砂质壤土与壤质砂土的不同吹蚀时段 ,各自床面的粒度组成是具有分形结构特征的 ,在风洞里不同风速与时间下的吹蚀并未改变两种土壤所具有的分形结构 ,改变的只是分形结构的定量描述参数分维 ;( 2 )无论是在初始状态还是在一定的风速和时间下 ,砂质壤土的分维都小于壤质砂土的分维 ;( 3)两种不同质地的土壤在不同的吹蚀时段床面粒度分维与 <0 0 5mm的颗粒 (即粉粘粒 )含量之间都存在着显著的正相关性 ;( 4 )两种土壤在吹蚀的过程中由于土壤性状的差异 。

中国干旱区不同成因沉积物吹蚀速率的实验研究

通过对中国干旱区8种不同成因沉积物吹蚀速率的风洞实验,从风蚀动力机制上讨论沙漠的物质来源及其与沙丘发育和沙漠形成的关系。对比风洞实验测定结果发现,在我国西北干旱区及其周围分布最广的8种沉积物中,吹蚀速率从大到小依次是:湖相沙>河流沙>砂页岩风化物>洪积物>冰水沙>花岗岩风化物>坡积物>冰碛物。吹蚀速率与沉积物组成中0.063￣2 mm的易蚀性颗粒含量和分选性成显著线性正相关,与<0.063 mm的粉粘粒和>2 mm的砾石含量成显著线性负相关。根据不同沉积物吹蚀速率的差异性,可以将这8种沉积物划分为4类:(1)湖相沙和河流沙在干燥条件下极易遭受风蚀,是最主要的沙源物质;(2)砂页岩风化物、洪积物和冰水沙吹蚀速率较强,为次要的沙源物质;(3)花岗岩风化物和坡积物吹蚀速率较差,仅能提供少量沙物质;(4)冰碛物对风力有较强的抗蚀性,所能提供的沙物质数量甚微。我国沙漠的形成除了强盛的风力条件以外,内陆湖盆的干涸导致大范围湖相沙层的暴露以及流水对碎屑物质的前期分选起到了关键作用,这可能是我国沙漠一般分布在内陆湖盆周围或河流沿岸的主要物质原因。

浮石轻骨料混凝土受风沙吹蚀破坏形态研究

浮石是一种分布广泛的非金属材料,可作为配置轻骨料混凝土的天然粗骨料。利用内蒙古农业大学自制的风沙吹蚀系统模拟实际沙尘环境,对三种强度不同的浮石轻骨料混凝土进行风沙吹蚀实验,探讨不同工况下对浮石轻骨料混凝土的损伤情况,并建立相应的预测模型。结果显示浮石轻骨料混凝土受风沙吹蚀前期吹蚀率变化明显,一定时间后维持不变;吹蚀角度对不同强度的浮石轻骨料混凝土影响也各不相同,高角度下,硬度大,脆性强的浮石轻骨料混凝土更容易受到损伤;当风沙具有的能量达到一定数值时,才会对浮石轻骨料混凝土表面造成损伤。利用Z16APOALeica超景深对实验现象进行观测分析,为浮石轻骨料混凝土在多风沙地区应用提供依据。

干湿循环与风沙吹蚀作用下风积沙混凝土的抗硫酸盐耐久性

选取内蒙古自治区乌兰布和沙漠的风积沙作为细骨料,用掺量为40%的风积沙替代部分河砂,运用扫描电子显微镜和X射线衍射技术观测并分析风积沙混凝土的微观形貌和物相成分,采用核磁共振技术对风积沙混凝土孔隙结构特征进行测试分析,并对其耐久性进行寿命预测。研究表明:风积沙混凝土在耦合工况下的质量损失较单一干湿循环作用下的质量损失增加了2.21倍,耦合工况下的抗压耐蚀系数曲线始终在单一干湿循环作用下的抗压耐蚀系数曲线下方;D120的最大侵蚀深度为1.66 mm,D120S8的沟壑深度为3.51 mm;经过干湿循环120次后,单一干湿作用的水泥浆体出现长度为9μm的细长裂缝,耦合工况中出现长度为18~36μm的贯通裂缝,腐蚀结晶物多为硫酸盐和碳酸盐;两种工况下T 2谱主要呈现两个峰,风积沙混凝土的孔隙在耦合作用下的增长速率大于在单一干湿循环作用下的增长速率;随着干湿循环次数的增加,小孔隙减少,大孔隙增多,其内部的小孔隙向大孔隙转化,孔隙度都与自由流体饱和度的变化规律成正比;通过寿命预测模型求得风积沙混凝土的服役时间为125 a,该研究可为风积沙混凝土在风蚀区硫酸盐环境下的工程建设提供理论依据。

楼兰古河道发现和风蚀地貌吹蚀速率测算

本文讨论了楼兰古河道的发现及该地区风蚀速率

高温吹蚀下机场道面拉毛构造的耐磨性改善方法

为提高机场道面拉毛构造在飞机荷载及高温吹蚀作用下的耐磨性,试验采用了特制的道面加载磨耗试验机与高温吹烤仪,以摩擦系数降幅为评价指标,对合成纤维掺量分别为0、0.9 kg/m^3、1.2 kg/m^3和1.5 kg/m^3,构造深度分别为0.4 mm、0.6 mm、0.8 mm的薄板试件进行了磨损试验,并进行了拉毛工艺改良。结果表明:改良工艺下的拉毛构造有效地增强了道面抗滑纹理的耐磨损性;高温吹烤环境会加剧机轮对道面的磨损作用;而掺加合成纤维对道面耐磨损性的提升效果有限,其最佳掺量为1.5 kg/m^3。试验研究可为机场道面拉毛纹理施工以及道面使用管理提供了一定的参考价值。

浮石混凝土风沙吹蚀与冻融耦合的破坏机理研究

以内蒙古天然浮石作为粗骨料,配置3种强度的浮石混凝土.利用气流携沙法和快冻法研究浮石混凝土在风沙吹蚀与冻融耦合破坏中的耐久性,分析质量损失及相对动弹性模量的变化规律,并进行核磁共振测试,探究破坏机理.结果表明,风沙吹蚀与冻融耦合破坏相比单一因素破坏更为严重;风沙吹蚀起到"催化"作用,破坏混凝土表面水泥砂浆层,加快了冻融破坏;相对动弹模量比质量损失率更为敏感,更能表现混凝土的破坏程度;核磁共振表明水灰比越大,混凝土内部有害的大孔越多,自由流体饱和度可作为评判浮石混凝土耐久性的一个指标;北方寒带风沙区的建筑物的重要结构,应增防风沙设施,才能更好延长使用寿命.

干涸湖床不同类型盐土地表净风吹蚀实验研究

以内蒙古东乌珠穆沁旗及浑善达克沙地区域干涸湖床3种不同形态的盐土原状土为对象,通过风洞模拟实验,研究了干涸湖床不同类型盐土地表的净风吹蚀速率。对比风洞实验测定结果发现,3种盐土净风吹蚀速率依次是:蓬松盐霜盐土(14.44 g·m^-2·min^-1)>普通盐土(1.00 g·m^-2·min^-1)>结皮盐土(0.42 g·m^-2·min^-1)。风蚀过程中,不同类型盐土的近地表物质输移主要集中分布在0~10 cm的高度范围内,初始运动中,实验盐土风蚀颗粒物质以就地滚动和近距离跃移为主。实验观测发现,随着风速的增大,更多、更大的表面物质会受到更强烈的撞击与磨蚀作用,形成较细小的粉尘物质释放于空中,因此,干旱区盐土地表是形成区域盐碱浮尘或含盐沙尘天气的重要物源。不同类型盐土近地表物质输移总量从大到小依次是:蓬松盐霜盐土(3.17 g)、结皮盐土(0.42 g)、普通盐土(0.35 g)。

渠道衬砌混凝土冻融风蚀耐久性能及寿命预测

为探究内蒙古河套灌区渠道混凝土衬砌在冻融循环与风沙吹蚀不利环境下的耐久性能,采用固体废弃物粉煤灰和硅粉替代部分水泥制备渠道混凝土试样,利用快冻法和气流挟沙法模拟野外服役环境,借助超景深三维显微镜观测风沙吹蚀面破坏形态,运用核磁共振探究孔隙结构变化.结果表明:风沙吹蚀混凝土,表层浆体脱落严重,黄河水及盐离子易进入混凝土内部孔隙中,冻融循环加速冻胀和盐侵,有害孔和多害孔逐渐形成贯通裂缝,质量和动弹性模量损失严重,加速了混凝土的冻融破坏.双掺合料有助于增加表面密实度,提高了内部胶凝性,使渠道混凝土抗冻融和冻融-风蚀耐久性显著提高.基于物质衰变理论,以相对动弹性模量为评价指标建立混凝土冻融-风蚀作用寿命预测模型,计算得出复掺粉煤灰硅粉的F15S4较单掺粉煤灰服役寿命提高1.3倍.研究结果为灌区周边固体废弃硅粉-粉煤灰在渠道混凝土中的推广应用提供了理论基础,为配制适合河套灌区特殊服役环境的渠道衬砌提供了研究基础.

阿拉善东南部自然环境演变与地面流沙路径的分析

阿拉善东南部包括腾格里和吉兰泰两区。腾格里和吉兰泰两区在晚更新世均是一个湖域广阔的淡水大湖。之后 ,吉兰泰大湖和腾格里大湖在封闭状态下 ,一方面因气候转为干旱、蒸发致使湖域减小直至完全干涸 ,露出的湖底在风的吹蚀作用下形成沙漠 ;另一方面在“狭管效应”作用下 ,由吉兰泰西部来自雅玛雷克沙漠和在腾格里西部来自巴丹吉林沙漠的风吹沙沿着地形上狭窄通道的侵进是加剧这两个湖盆沙漠化的另一个重要因素。对此 ,基于遥感的研究提出了研究区西缘挡沙固沙 ,建立生态保护带 ,区内分块治理、有效控制流沙的侵进和扩张以及通过改善下垫面性质来控制沙尘的发生与强度 ,逐步改善生态环境的措施。研究区风沙的治理 ,对于缓解京津沙尘灾害具有重要的意义。

山东省黄河冲积平原风沙化土地的研究

山东省黄河冲积平原风沙区总面积1842.64万亩,其中风蚀耕地1108.93万亩,现代风沙化表现为农田土壤风蚀。每年损失土壤2133.69万吨,损失肥料量相当于标准化肥21.24万吨。 风沙化还从两方面发展:(1)由于近年降雨偏少,持续的干旱使地下水位下降,分布在黄河故道槽形洼地的盐渍土旱化脱盐,受风蚀演变为风沙化土地;(2)山东省每年引黄60—80亿立方米,带来的沙有4080—5440万立方米,这些沙大部分填淤在引黄干渠上段和沉沙池附近,受风的吹蚀形成新的风沙化土地。 当前自然因素的发展趋势不容乐观,要治理风沙化土必须注意人为因素,对大自然施加良好的影响。

风区铁路路基风蚀规律研究

根据中国新疆大风地区铁路路基风蚀现象,经过长期的现场实测和风洞模拟实验,研究了铁路路基风蚀的主要因素、运动形式、发展过程、发生范围等机理性问题。提出了大风地区铁路路基风蚀的基本规律和主要特征。并着重介绍了路基风蚀量与风速、风压、湍流脉动、大风吹蚀时间及路基填土颗粒粒径之间的关系。

MICP技术与超旱生植物联合治理流沙试验研究

为探究MICP技术与超旱生植物联合进行防风固沙的可行性,基于MICP技术对流沙进行处理,选择霸王、无芒隐子草和白沙蒿3种超旱生植物进行室内盆栽试验,研究了菌液浓度和胶结液浓度对植物出苗率的影响,并采用室内风沙侵蚀系统对MICP技术处理的试件进行吹蚀试验,研究了其抗风蚀性能。结果显示:MICP技术联合超旱生植物进行防风固沙在技术上是可行的,微生物诱导碳酸钙沉淀的最佳菌液OD_(600)值为0.8、胶结液浓度为0.10 mol/L,以此配比对流沙进行处理后矿化覆膜生成情况最优、旱生植物出苗率最高;3种超旱生植物出苗率顺序为白沙蒿>霸王>无芒隐子草;矿化覆膜具有良好的抗风蚀性能,菌液和胶结液混合液按喷洒量为0.5~0.7 mL/cm^(2)处理的试件经12 m/s风速吹蚀10 min后,质量损失率比对照试件降低50~64个百分点,喷洒量为0.7 mL/cm^(2)的试件抗风蚀性能最好。

天然浮石混凝土耐久性能研究进展

浮石是一种由岩浆急速冷凝而成的多孔隙轻质岩石,以其为骨料制成的天然浮石混凝土具有质轻、隔音、保温等优点。通过对天然浮石混凝土及普通混凝土在风沙吹蚀、冻融、盐类侵蚀及多因素耦合状态下破坏形态的对比及相关参数的量化分析,对天然浮石混凝土的耐久性进行了评述,可为其在轻质墙板领域的研发及应用提供参考。

玉门镇西戈壁铁路防沙林带林沿积沙及其防治试验

本文是玉门镇西戈壁铁路防沙林带林沿积沙防治试验的总结。研究当地风沙与林沿积沙特征,制定外堵西风口以断沙源、内引东风以退积沙的措施。经过1971—1977年的试验,证实效果良好。

春到辽北展芳华

辽北的春天是美丽的,粉红色的山桃花、杏花和雪白的梨花竞相开放,把辽北装点得分外娇艳。早春3月,冰雪刚刚消融,耕层尚未化通,70万亩春小麦开掣播种,拖拉机机声隆隆,为辽河两岸的平畴沃野编织锦绣,田野里一派热气腾腾。 4月,清明刚过,气温升到8—12℃,

公路工程中常用的水土保持措施

近几年来,我国的公路交通事业得到快速发展,特别是高速公路的建设,速度更是惊人。1995年全国公路总里程为115.7万 km,到2003年末已达到180.98万 km,同期高速公路从0.2147万 km 发展到2.9743万 km。但在公路交通快速发展的同时也带来了日益严重的环境问题。其中水土流失、生物多样性减少等公路建设过程的生态环境问题以及公路交通噪声、汽车废气、水质污染等环境质量问题已为人们日益关注。在这里我就公路工程中常用的水土保持措施方法和大家一同探讨,不足之处请专家不吝赐教。1、公路工程中常用的坡面防护措施公路工程中常用的坡面防护措施有以下几种类型:1.1.植物防护:在边坡上种草或铺草皮,既可阻止地表水对坡面的冲刷和风对坡面的吹蚀,又可绿化路线,增加美观。在冲刷不严重较缓而高度不大的土质坡面上,可选择适合于当地土壤和气候条件的草籽,直接播种于其上。在冲刷较严重的较陡(但不陡于1:1)和较高的土质坡面上,则可采用满铺草皮(平铺或竖铺的方法)。如果草皮来源困难,则可把草皮铺成方格状,在方格内种上草籽。植物防护是一种经济有效的防护措施,特别在气候潮湿、草皮易于生长的地区,但采用时必须注意保证其成活。对于岩质边坡,这种方法一般不适用。

试论地表植被与我国古代文明中心的迁移

黄河象一条巨龙,横卧在祖国北部辽阔的大地上,奔流滚滚的黄河水,给广袤平原、崇山峻岭、黄土高原赋予了生命的绿色。我们的祖先在这绿色世界的怀抱中,度过了襁褓时期和童年时代,完成了从猿到人的伟大转变并走向了文明的历史。 自殷商王起,经春秋战国、秦朝、汉朝、唐朝直到北宋,长达三千年左右的时间,黄河流域一直是我国政治、经济和文化的中心。