紫云英与化肥减施对土壤颗粒中黏粒矿物组成与转化的影响

为了探讨紫云英与不同比例化肥减施下,土壤纳米颗粒中黏粒矿物的组成与转化,以湖南省南县长期紫云英还田(MV)与100%、80%、60%和40%(F100、F80、F60和F40)4个比例化肥配施的长期定位试验为对象,将土壤分为4个粒级(>2000、2000~450、450~100、100~25 nm)的颗粒,研究黏粒矿物在不同粒级颗粒中的分布特征和转化规律。结果表明,①土壤颗粒由>2000 nm减小至100~25 nm,2000~450和450~100 nm颗粒中伊利石的相对含量降低8%~11%,100~25 nm颗粒中1.4 nm过渡矿物和蛭石极少甚至消失,游离铁和非晶质氧化铁的含量增加,在100~25 nm颗粒中最高。②紫云英与化肥减施下,化肥配施量80%前后矿物的转化出现明显差异。化肥从100%降至80%,高岭石的相对含量增加,增幅为14.1%~51.2%,而伊利石的相对含量降低,降幅为3.6%~11.7%;继续降低化肥配施量,高岭石的相对含量却降低,降幅为13.7%~28.8%,而伊利石的相对含量增加,增幅为2.6%~18.5%。③紫云英还田下随着化肥配施量的降低,游离铁的含量无明显变化规律,而非晶质铁的含量在所有粒径中均先显著提高后降低,在MV+F80处理100~25 nm颗粒中达到最高为9.45 g/kg。综上,紫云英配施减量化肥与土壤颗粒中高岭石、伊利石和非晶质铁转化有明显关系,以化肥减施20%处理影响效果最显著。

长期紫云英还田与化肥配施对土壤团聚体中黏粒矿物组成的影响

在湖南南县长期紫云英-双季稻轮作试验的基础上,选择单施紫云英(MV)、单施化肥(F100)和紫云英配施全量化肥(MV+F100)处理,研究不同施肥处理下土壤大团聚体(>250μm)、小团聚体(53~250μm)、粉黏粒(2~53μm)及<2μm团聚体的黏粒组分(100~2000、25~100 nm)中矿物的类型、含量和分布特征。结果表明,不同处理各粒级团聚体黏粒组分中的矿物组成相似,主要以伊利石和高岭石为主,包含少量蛭石和1.4nm过渡矿物。MV和MV+F100处理中,相比于<2μm团聚体,大团聚体、小团聚体及粉黏粒中100~2000 nm组分高岭石含量有所降低,蛭石含量增加。与MV相比,MV+F100处理明显增加了<2μm团聚体颗粒中伊利石的相对含量,以及各粒级团聚体颗粒中蛭石的相对含量。随着各团聚体黏粒组分由100~2000nm减小至25~100nm,黏粒矿物的类型减少,伊利石的相对含量显著提高,高岭石含量降低且结晶度变差。与F100相比,MV+F100处理中各粒级团聚体100~2000 nm颗粒的硅铝率明显降低,出现脱硅富铝化现象。

苏打盐碱土壤黏粒分散特征研究进展

本文系统总结了黏粒分散特征表征方法,归纳可用于表征黏粒分散程度的主要指标;概述了黏粒分散对土壤物理性质的影响;重点阐述影响黏粒分散的因素,包括:土壤酸碱性、离子浓度、土壤有机质、农业管理措施、外源物质施用等;提出了黏粒分散控制方法。根据Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)和Mg^(2+)不同分散和絮凝能力得出,离子性指数、电荷稀疏性、净分散量、土壤结构稳定性的阳离子比和阳离子交换量等是表征黏粒分散特征的常用指标;电动电位势和浊度与黏粒分散存在密切联系,有待进一步应用于苏打盐碱土壤黏粒分散研究。黏粒分散破坏土壤结构,导致土壤水力传导率下降,严重阻碍土壤正常功能。黏粒分散机理:不同阳离子价态不同和不同土壤溶液浓度不同导致黏粒表面正电荷层厚度不同,引起黏粒之间范德华吸引力和静电排斥力作用效果差异,正电荷层较厚导致黏粒分散。通过明晰黏粒分散机理,有助于掌握影响黏粒分散的主要因素,抑制苏打盐碱土壤黏粒分散,改善土壤结构,以期为苏打盐碱土治理提供理论参考和技术指导。

泥水盾构高含水率超高黏粒含量废弃泥浆絮凝脱水试验研究

针对江阴第二过江通道工程中泥水盾构产生的高含水率超高黏粒含量废弃泥浆泥水分离困难、处理效率低的问题,采用阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)、聚合氯化铝(PAC)和聚合氯化铝铁(PAFC)3种絮凝剂开展泥浆絮凝试验,研究不同絮凝剂的絮凝脱水效果,选取底泥等效含水率、界面沉降速率、上清液浊度、泥浆脱水率以及Zeta电位作为评价指标,分析絮凝剂类型、用量、复配形式等对絮凝效果的影响,并探讨不同絮凝剂的絮凝机制。试验结果表明:1)不同絮凝剂对应的泥浆脱水效果排序为APAM>PAFC+APAM≥PAC+APAM>PAFC≥PAC,上清液浊度去除效果排序为PAFC>PAC>PAFC+APAM>PAC+APAM>APAM;2)有机絮凝剂APAM的最适投加量与其分子量密切相关,且不同分子量APAM的极限脱水率不尽相同,药剂分子量保持在1200万~1400万时,脱水效果最佳;3)PAFC+APAM复配絮凝剂对本依托工程中高含水率超高黏粒含量废弃泥浆调理效果最好,PAFC溶液和APAM溶液的最适投加量分别为33 g·L^(-1)和233 g·L^(-1),对应的PAFC和APAM干物质投加量分别为1.6 g·L^(-1)和0.466 g·L^(-1),在此条件下,泥浆90 min脱水率为29.6%,上清液浊度可降低至62.0 NTU;4)复配絮凝剂的脱水效果主要由有机絮凝剂APAM长链的吸附架桥作用主导,对上清液浊度的去除主要与无机絮凝剂PAC和PAFC的电性中和作用相关。

黏粒含量对桂林红黏土崩解效应的影响

本研究旨在探讨黏粒含量对红黏土崩解效应的影响,以期有效解决桂林红黏土崩解这一常见工程病害,为黏粒掺量对红黏土改良提供参考依据.本试验采用湿筛法从红黏土中提取黏粒,再将其以7%的黏粒梯度重新掺入红黏土,配置不同含水率、干密度条件下的5种黏粒掺量重塑土样进行崩解试验,并对试验结果进行分析研究.研究结果表明:掺入黏粒土样的抗崩解性均比未掺入土样高;掺入量在0~21%,随着黏粒掺量的提高,崩解率和速率呈下降趋势;而当试样掺量28%的试样,最终崩解率较掺量21%的试样有所增加,介于掺入量7%~14%;掺量为21%时,试样崩解速率最小,最终崩解率小于10%,改良效果最好.本研究成果可以为广西地区红黏土工程的防灾减灾提供理论依据,具有一定工程价值.

黏粒含量及含水比对红黏土强度特性的影响

【目的】为了研究不同黏粒含量及不同含水比对红黏土强度特性的影响,【方法】以桂林市红黏土为研究对象,根据净水沉降原理从所取红黏土中提取黏粒,以制备不同黏粒掺量的红黏土试样,进行固结不排水三轴试验,对不同黏粒含量及不同含水比红黏土强度指标、应力-应变关系进行分析。【结果】结果显示:随着黏粒掺量的增加,红黏土的黏聚力从30.57~37.71 kPa增加至43.36~59.66 kPa,而内摩擦角从18.0°~22.0°减少至14.5°~15.5°;随着含水比的增加,红黏土的黏聚力从37.71~59.66 kPa减少至30.57~43.36 kPa,而内摩擦角从14.5°~18.0°增加至15.5°~22.0°。【结论】结果表明:黏粒含量和含水比对红黏土的黏聚力和内摩擦角的影响明显,随着黏粒的不断添加,黏聚力会不断上升,内摩擦角会不断减小,但随着含水比的增大,黏聚力呈线性减小,内摩擦角呈线性增加,黏粒含量较含水比对黏聚力和内摩擦角的影响更为显著;黏粒含量和含水比对红黏土应力-应变关系曲线的影响基本属于硬化型,黏粒含量越大,硬化性越好,含水比越大,土体的主应力差越小,但土体的硬化性保存不变。可见,红黏土的抗剪强度指标受黏粒含量和含水比的影响明显。

硫酸盐含量对黄土黏粒特性的影响研究

黏粒是黄土粒组的主要组成部分,也是影响黄土的最活跃部分,盐分的加入使得黄土中黏粒的团聚作用及物理力学性质都有明显的差异,这也决定了盐度在影响黏粒团聚的众多因子中占主导地位。以黄土为研究对象,探究盐分对黄土黏土颗粒团聚的影响和机理。本文在洗盐的基础上配制不同质量比(0、0.3%、0.5%、3.%、5.0%、8.0%)的人工硫酸盐盐渍土,基于粒度分析和界限含水率试验,研究硫酸盐对黏土颗粒的团聚作用的宏观表征,在击实试验的基础上结合XRD、SEM、EDS和BET研究硫酸盐含量对黏土颗粒团聚作用的微观结构和物理化学机理。试验表明:随着含盐量的增加,黏粒的含量减小,液限和塑性指数减小,塑限不变;含盐量大于0.3%时(即盐渍土)随着含盐量的增加,过多的硫酸钠无法溶解以晶体的形式析出,析出的晶体进一步吸收水分子最终形成芒硝晶体,体积会急剧增大,导致最大干密度一直减小,而强烈的水化作用则使最优含水率增大;硫酸盐对黏粒产生团聚作用,当含盐量增加时,芒硝晶体的衍射峰增强,团聚体的含量增多,比表面积减小,吸附能力减弱,扩散层压缩变薄,液限和塑性指数减小。

不同黏粒含量红黏土失水与开裂关联性分析

为了研究不同黏粒含量对红黏土裂隙性的影响,制备4种含水率的试样,分别观察试样在20℃和60℃2种温度条件下裂隙的发展规律,并使用Image J图像处理软件对裂隙面积、裂隙率、裂隙长度进行测量和计算,对失水过程与开裂过程进行关联性分析。结果表明:当含水率相同时,相同黏粒含量红黏土的裂隙面积和裂隙长度发育的起止失水率随温度的升高而增大;当失水温度相同时,相同黏粒含量红黏土裂隙面积和裂隙长度发育的起止失水率随初始含水率的增大先下降后上升;当温度和含水率相同时,红黏土的表面收缩率随黏粒含量的增加逐渐减小;黏粒含量的变化与试样裂隙面积、裂隙长度发育的起止失水率之间未呈现出明显关联。

含黏粒风积沙路用性能研究

为解决含黏粒风积沙作为沙漠边缘及绿洲区公路建设中常用筑路材料的应用受限问题,依托新疆G0612若羌至民丰沙漠高速公路工程项目,通过开展筛分试验、承载比(CBR)试验以及回弹模量试验,分析了不同黏粒含量对风积沙工程特性的影响。试验结果表明:1)随着黏粒含量不断增加,颗粒粒径差距逐渐增大,不均匀系数逐渐增大,风积沙颗粒级配逐渐转为良好;2)随着黏粒含量的增加,风积沙的CBR值逐渐提高,可满足高速公路路基承载比规定;3)随着黏粒含量的增加,风积沙的回弹模量逐渐升高,当风积沙中黏粒含量不小于8%时,可满足极重交通荷载路基顶面的回弹模量规定;4)不同黏粒含量风积沙路用性能试验给出了不同黏粒含量风积沙路基结构分类应用推荐表。该结果可供现场选用不同黏粒含量风积沙用作路基填料参考。

黏粒对红黏土微观结构及力学性质的影响

为探究黏粒对红黏土的抗剪强度指标和微观结构的影响,通过制备不同黏粒掺量的红黏土试样,对其进行固结不排水试验和扫描电镜试验。结果表明,黏粒对红黏土的黏聚力和内摩擦角都有明显的影响,黏聚力随着黏粒的增多而增大,内摩擦角随着黏粒的增多而减小,通过微观结构的分析,掺入黏粒后,土体的颗粒分布不均,大小不一且复杂化,黏粒会填充红黏土的孔隙,黏粒掺量越高,土样看起来越细密,黏粒会将颗粒紧密连结。

黏粒含量对固化淤泥力学性质的影响

采用人工配制不同黏粒含量的淤泥研究黏粒含量对固化淤泥力学性质的影响。研究发现,淤泥中黏粒含量对固化淤泥的力学性质存在显著影响,当水泥量为5.0%时,固化淤泥强度随黏粒含量的增加呈增加趋势;当水泥量高于7.5%时,对于不同水泥量都存在一个对应的适宜黏粒含量CCop,在该黏粒含量时固化淤泥的无侧限抗压强度最大,破坏应变最小。适宜黏粒含量CCop随着水泥量增加而有所增加,但龄期对其没有影响。三轴试验结果发现,当黏粒含量为CCop时固化淤泥黏聚力c达到最大,内摩擦角?则随黏粒含量的增加呈现减小趋势。对于不同黏粒含量下固化淤泥的应力–应变关系的研究发现,当水泥量不超过5.0%时,固化淤泥都表现出理想弹塑性的特性;当水泥量大于5.0%时固化淤泥都存在破坏峰值,表现出脆性破坏模式,而且随着黏粒含量的增加破坏应变先减小后增加;当黏粒含量为CCop时,固化淤泥对应的破坏应变接近最小。因此,当黏粒含量为CCop时,固化淤泥将出现最大强度和最小变形。该研究结果对淤泥固化实际应用中的材料配制具有重要意义。

粉土中黏粒含量测定方法的改进研究

本方法通过改进粉土黏粒含量密度计法试验方法,解决粉土勘察中室内土工试验时间较长,试验量大,难以满足现场工作进度要求的问题。采取TM-85型密度计,对800个样品进行四组试验,研究结果表明读数时间缩短至120min时,误差值大于1的有77个样品,占样品总数的9.62%,当读数时间缩短至180min时,误差值大于1的只有13个样品,占样品总数的1.75%,当读数时间缩短至240min时,误差值大于1的仅有3个样品,占样品总数的0.38%,根据统计学原理得出结论:在对粉土进行黏粒含量分析试验时,缩短读数时间至120min,对试验结果的影响较小;缩短读数时间至180min或240min,对试验结果的影响微小,缩短试验时间可行。

含黏粒砂土场地液化离心机振动台试验研究

提出了含黏粒砂土模型地基制备、饱和与均匀性监测技术,利用ZJU-400土工离心机振动台开展了相同相对密度含黏粒砂土(黏粒含量10%)和洁净砂的地震液化模型试验,再现了水平场地地震液化现象,揭示了含黏粒砂土场地液化灾变特点。弯曲元波速监测表明,模型制备均匀性良好,相同条件下含黏粒砂土剪切波速比洁净砂低。而根据超静孔压消散与固结沉降观测分析发现,含黏粒砂土渗透系数比洁净砂低一个数量级,从而影响其液化前后超静孔压响应和应力应变行为。渗透性差异导致模型内超静孔压产生模式和消散速率显著不同,振动时含黏粒砂土模型浅层超静孔压累积比洁净砂慢,而深层则相反;震后含黏粒砂土孔压消散时间是洁净砂的15倍。液化过程中含黏粒砂土剪应力应变响应比相同深度处的洁净砂更显著,液化后其滞回圈应变较大、割线模量较小且阻尼比较大。土体液化沉降主要发生在液化后超静孔压消散过程,含黏粒砂土模型超静孔压消散时间更长,沉降量更大。上述成果为进一步研究含黏粒砂土地震响应分析及其液化判别提供了科学依据。

东北黑土耕层土壤黏粒矿物组成的区域差异及其演化

在东北黑土耕层土壤小于2μm黏粒的化学组成和X衍射分析基础上,对不同纬度的15个黑土的黏粒矿物组成和空间差异进行研究,并探讨了其影响因素及演化机制。结果表明:东北黑土耕层土壤黏粒矿物属伊利石—蒙伊混层矿物类型,但其组合因区域不同有所差异,高纬度黑土为伊利石—蒙伊混层型,低纬度黑土则为蒙伊混层—伊利石—蛭石型。影响黏粒矿物空间差异的主要因素有降水、温度、作物类型。由于这些因素在空间上的显著差异,使黑土黏粒矿物演化序列处于伊利石向蒙伊混层或蛭石的不同阶段,导致东北黑土黏粒矿物组成在纬度上形成显著区域差异。

烃源岩中有机黏粒复合体——天然的生烃母质

传统观点认为从烃源岩中分离出的干酪根是油气生成的母质,但它的处理方式破坏了有机质与矿物的原始赋存状态。为此,选取济阳坳陷埋深280～3 900m烃源岩,提取<2μm的有机黏粒复合体,研究其结构和生烃特征。有机黏粒复合体主要由蒙皂石和伊利石组成,TOC为2.62%～9.78%,经H2O2处理后TOC仍高达1.23%～4.63%,表明烃源岩中有机质主要富集在有机黏粒复合体中。有机黏粒复合体加热到250℃时,在XRD曲线上的衍射峰(d001)在1.3～1.4nm;加热至550℃时,衍射峰(d001)才移至1.0nm处;并且在DTA曲线上350℃附近的放热峰极其稳定,这些特征表明有机质进入到黏土矿物层间域。在PY-GC(热解—色谱)曲线上,烃源岩和有机黏粒复合体都在250～550℃释放C20—C30的有机组分,并在450℃释放量达到峰值。由此可见,烃源岩中的有机黏粒复合体,是烃源岩中有机质富集的主体,具有较好的稳定性,并释放出与原油特征相似的有机组分,表明它是具有巨大潜力的天然的生烃母质。

真空预压处理高黏粒吹填土的物理化学指标

大连海港常采用高黏粒吹填土作为吹淤造陆工程土料,但高黏粒吹填土的黏粒含量大,真空预压处理地基时竖向排水体四周常常被黏粒淤堵,延误工程进度。为深入研究该类吹填土工程地质特性,基于室内物理模型采用80kPa真空预压技术处理高黏粒吹填土,针对淤堵难题进行分析。通过测试土体的物理化学参数,建立含水率、易溶盐总量、钠离子含量、酸碱度、阳离子交换量、有机质含量等物理化学指标的特征分布曲线。结果表明:80kPa真空预压处理的高黏粒吹填土含水率与易溶盐总量、酸碱度等化学指标呈反比;竖向排水体四周吹填土的易溶盐含量较大,有机质含量高;阳离子交换量与酸碱度呈正比。同时物化指标在排水板四周富集的现象反映80kPa真空预压处理的高黏性吹填土固结状况,同时建议真空预压处理过程中采用分级真空预压方法,改进高黏粒吹填土地基处理,以降低淤堵状况。

黏粒含量对磁县段膨胀土抗剪强度影响的试验研究

利用电动应变控制式直剪仪及直剪/残余剪切试验仪对南水北调磁县段不同黏粒含量的原状膨胀土进行快剪、饱和快剪、饱和固结快剪和反复直剪试验,研究黏粒含量对其抗剪强度的影响。研究表明:饱和后试样的抗剪强度明显降低,固结后强度提高,且饱和作用对黏粒含量较大的中膨胀土强度的削弱作用更为显著,固结作用对黏粒含量较小的弱膨胀土强度的"治愈"作用更显著;随黏粒含量的增大,黏聚力逐渐减小,内摩擦角则先减后增,其临界值在32%左右;峰值强度后的抗剪强度降低幅度随黏粒含量的增加而增大;土体的峰值强度τf随黏粒含量则先减后增,变化趋势比较平缓;残余强度τr随黏粒含量增加逐渐减小,成指数关系;残余强度内摩擦角φr与黏粒含量成对数关系,黏聚力cr则比较离散。

高黏粒含量新近吹填淤泥加固新技术室内研发Ⅱ

为了探讨高黏粒含量新近吹填淤泥地基真空预压一次性处理的可行性,对该类地基的真空固结机理进行深入分析,有针对性地开展分级真空预压条件下不同竖向排水体的室内单井模型对比实验研究.结果表明：竖向排水体反滤层的等效孔径O95应为0.075~0.210mm,袋装砂井应采用粒径范围为0.100~0.810mm的中粗砂作为填充体,两者的渗透系数都应不小于5×10-3 cm/s;当竖向排水体反滤层采用中等等效孔径（如：O95=0.150mm）时,可以采用较快的真空荷载加载速率对高黏粒含量新近吹填淤泥地基进行分级真空预压加固.

黄河三角洲粉质土初始干密度和黏粒含量对稳态强度的影响研究

通过固结不排水三轴试验,对黄河三角洲粉质土稳态强度进行研究:首先设计了3组干密度分别是1.55,1.65,1.75g/cm3的粉土样,分析了初始干密度对稳态线的影响,论证了稳态线的唯一性;然后又设计了5组不同黏粒含量分别是10%,14%,17%,24%,30%的粉质土,定量分析了黄河三角洲粉质土中的黏粒含量对稳态强度线的影响,得出了黏粒含量为17%的粉质土的稳态强度最大的结论,并分析了产生这种现象的原因,最终建立了稳态强度随黏粒含量变化的关系函数。

黏粒质量分数对土壤水分蓄持能力影响的模拟试验

通过人工配制不同质地土壤,测定土壤水分特征参数,研究土壤中黏粒质量分数对其水分蓄持能力的定量影响。结果表明:1)黏粒质量分数对土壤水分蓄持能力有较大影响,土壤持水能力随黏粒质量分数增加而递增。2个水分特征曲线模型——Gardner模型及van Genuchten模型中,表征土壤持水能力的参数均随黏粒质量分数增加而增大。2)黏粒质量分数对土壤比水容量有较大影响,试验土壤在任一水吸力水平下的比水容量值均随其黏粒质量分数增大而增大。3)试验土壤饱和含水量、田间持水量分别与黏粒质量分数呈指数、对数正相关,凋萎系数与黏粒质量分数呈指数正相关。4)试验土壤有效水、迟效水含量随黏粒质量分数增加呈先升高后降低趋势,二者与黏粒质量分数均呈抛物线关系,最高点分别出现在黏粒质量分数为35.9%和35.8%处,易效水含量与黏粒质量分数相关性不显著。研究结果可为黄土区土壤水分蓄持机制进一步研究提供一定理论依据。