外加电位对X80钢在南雄土壤模拟溶液中应力腐蚀行为的影响

采用动电位极化技术、慢应变速率拉伸(SSRT)试验和SEM形貌分析等方法,研究了外加电位对X80钢在南雄土壤模拟溶液中的应力腐蚀破裂(SCC)行为的影响。结果表明,在不同外加电位下,X80钢在土壤模拟溶液中呈现出不同的SCC敏感性。在-550mV(SCE,下同)阳极电位下,X80钢的阳极溶解抑制了其SCC的发生;在自腐蚀电位Ecorr(约-720mV)下,X80钢SCC行为呈现出受阳极溶解和氢脆混合控制的机制;在-850mV阴极电位下,阴极保护抑制了X80钢SCC的发生;而在-1 000mV和-1 150mV阴极电位下,氢脆在X80钢SCC过程中占重要作用。

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。

基于最小势能原理的土钉支护结构位移解析解

土钉支护是一种经济便捷的基坑支护方式。以往的土钉支护结构的设计中,多以强度为控制指标,而很少考虑支护结构的变形。通过对土钉面层受力分析,建立了其势能方程。基于最小势能原理推求了土钉支护基坑水平位移的闭合形式解。通过工程算例,将结果分别与实测数据和数值解进行了对比。结果表明:此解析解是合理可行的,可以满足工程需要。

陇东黄土塬区土壤包气带水分水势特征研究

选取陇东黄土包气带为研究对象,综合运用数理统计与对比分析相结合的方法,研究黄土地区包气带土壤水分、水势变化特征和土水势构成结构,结果发现,在陇东黄土塬区,坡头荒地等较干旱、沙质土壤中,包气带水分变化呈对数分布特征,而耕作土壤其水分含量特征则不满足这种类型。在土水势构成方面,溶质势所占比例平均约为20%,其中坡头荒地约占15%,耕地中约占25%;基质势所占比例最大,在坡头荒地占近80%,耕地样本的平均比例超过60%。溶质势各分势构成方面,起主导作用的阴离子为HCO3-,起主导作用的阳离子为Ca2+。黄土塬区HCO3-和Ca2+所占溶质势的比重分别约为50%和25%;Na+和Cl-各约占10%。

基于明德林解的土钉内力计算方法

土钉内力计算是土钉墙设计计算的关键指标,通过虚拟开挖应力模拟土钉墙开挖状态,假定面层受力为0,提出了钉土剪力在潜在滑动面两侧沿土钉方向呈双三角形分布的计算模型,推导了钉土剪力和土钉轴力的计算公式。利用Mindlin应变解,得到在虚拟开挖应力和钉土剪力共同作用下潜在滑动面位置土体及土钉端部土体侧向位移,根据钉土剪力分布模型计算得到土钉在潜在滑动面位置的弹性变形。根据钉土剪力在潜在滑动面位置等于0的特点,得到钉土相对位移在潜在滑动面位置为0的结论,结合潜在滑动面位置两侧土钉轴力大小、相等方向相反,可以得到钉土剪应力计算公式中未知系数,从而得到土钉轴力和钉土剪力。通过与法国CEBTP大型试验1号墙实测数据的对比分析,初步验证了基于Mindlin解的土钉内力计算方法的合理性和可行性。

化肥与盐土盐分对土壤溶质势影响的比较研究

化肥与盐土盐分以 0 .0 5%与 1.0 0 %浓度施入土壤 ,使同一浓度的溶质势相近 ;而1.0 0 %浓度比 0 .0 5%浓度的溶质势可增高约 3倍。表明化肥与盐土主要含盐成分的化学性质虽有不同 ,但对溶质势的影响一致。在化肥采用全层施、穴施、底施、表施等不同施肥方法时 ,溶质势有差异 ,结果为全层施 >穴施 >底施 >表施 ,似可说明全层施在土壤中分布均匀 ,溶质势增强快。化肥穴施时 ,愈近施肥点则溶质势愈高 ,影响范围可及 15～ 2 0cm。

三排管冻结温度场的势函数叠加法解析解

基于水-热异类相似原理,根据传热过程与地下水流动相似的特点,利用水力学中速度势函数叠加原理,验证了现有的单管、单排管及双排管冻结温度场解析解。进而针对三排管冻结,引入"遮挡系数",类比推导3排管冻结温度场解析解,并用热学数值模拟方法加以验证。研究结果表明,解析解计算结果与数值模拟结果较吻合,证明推导过程正确,为今后多排管冻结温度场解析解的推导提供一定的思路,得到的结果可靠,能为3排冻结管冻结设计施工提供理论指导。

土壤溶液中硒的价态变换及其影响因素

从理论上讨论了土壤硒的价态及其溶解性 ,土壤溶液中不同形态的硒的溶解平衡与可能存在的 Se( )的变价反应 ,土壤溶液中硒的价态转换的影响因素 ,特别是氧化还原电位与 p H对淹水土壤溶液中硒的价态变换的影响 .并推导出 Se的价态转换的 p H- Eh图 ,根据 p H- Eh图 ,可以预测土壤溶液中硒的价态变换与 p H-

考虑土体三维波动效应时弹性支承桩的振动理论及其应用

从三维轴对称土体模型出发,同时考虑土体竖向和径向位移,对弹性支承桩在垂直谐和激振力作用下与土的耦合振动特性进行了分析。假定桩为竖直弹性等截面体,土为线性粘弹性体,其材料阻尼为滞回阻尼。首先通过引入势函数对土体位移进行分解,从而将土体动力平衡方程解耦,求解得到了土层的振动模态形式,然后利用桩土接触面上力平衡和位移连续条件来考虑桩土耦合作用,求解桩的动力平衡方程,得到了桩顶的频域响应解析解、复刚度和速度导纳,利用卷积定理和傅立叶逆变换,求得了半正弦脉冲激振力作用下桩顶速度时域响应半解析解。利用所得解对桩的振动特性进行了无量纲参数分析,得到了许多新的结论。

土水势与土壤供肥性能

本文从能量学观点,对山东的棕壤、褐土进行了不同土水势条件下,土壤溶液中水溶性氮、磷、钾的研究。结果表明:1.土壤溶液中氮的浓度从0～3.0巴迅速增加,>3.0巴又逐渐下降,但水溶性氮的总量是随土水吸力增加而减少。2.土壤溶液中水溶性磷、钾的浓度和总量基本上是随土水势的降低而下降。3.以3.0巴作为一个临界线,当土水势小于3.0巴时土壤溶液中养分的含量较高,大于3.0巴时其能态明显下降。4.在0～6.0巴5个吸力段中,土壤溶液中水溶性养分的含量占土壤中速效养分的百分数分别是:速效N2.2～2.0;速效P1.8～3.4;速效K5.4～1.6。

土壤有效水与化肥相互作用机理及其应用研究——Ⅱ.化肥对土壤持水与溶质势的影响

本文应用压力板测水装置测定了不同用量的6种化肥在3种土壤上对持水量及水势的影响,结果表明:1.化肥作为土壤溶液中的一种溶质,对土壤持水量有明显影响。施化肥后溶质持水量(Y)随土壤水势增高而逐渐降低,呈Y=A·e^(BX),极显著相关。对不同土壤的影响顺序为中壤>砂壤>细砂;2.不同水势下不同化肥溶质持水量比对照的增幅(△Y)随土壤水势的增高而增大,呈△Y=A·X^B,极显著相关,对不同土壤的影响顺序为细砂>砂壤>中壤;3.不同化肥在不同水势下溶质持水量比对照增幅有随施肥量增加而升高的趋势;4.当不同化肥与对照处理的土壤持水量相等时,不同化肥的溶质持水量(Y)随土壤水势的增高而增加,呈Y=A·X^B,极显著相关;5.不同水势下不同化肥溶质持水量比埘照增幅大体上与化肥的盐指数值呈线性正相关;而施不同化肥的溶质势增量亦随盐指数值的增高而增大,呈极显著指数相关。

外加电位对X80管线钢模拟海岸土壤腐蚀的影响

为探究双相X80管线钢在沿海土壤模拟溶液环境中的腐蚀机理,采用极化曲线、慢应变速率拉伸试验(SSRT)和交流阻抗(EIS)法对不同外加电位(-750,-900和-1050 mV vs.饱和甘汞电极(SCE))下双相X80管线钢的应力腐蚀和电化学腐蚀行为进行研究。结果表明,双相X80管线钢在-1050 mV电位下对应力腐蚀(SCC)最为敏感。慢应变拉伸呈现为脆性断裂,断口可见铁素体区域圆形或椭圆形的凹坑,这是由于过度阴极反应产生的氢原子扩散进入到钢中在铁素体晶界聚集,氢气析出产生的较高氢压超过材料的强度产生圆形孔洞,在拉伸应力作用下变为椭圆形。在此电位下EIS模拟电阻最小,耐腐蚀性最差。-750 mV的外加电位可起到一定的电化学保护作用,但不足以防止X80管线钢应力腐蚀的发生。-900 mV的外加电位可有效抑制X80管线钢的阳极溶解,SSRT的强度和延展性均高于0 mV电位试样,表现出韧性断裂特征,EIS模拟电阻最高,因此双相X80管线钢在模拟海岸土壤环境下最佳的阴极保护电位约为-900 mV vs.SCE。双相X80管线钢在沿海土壤模拟环境中的应力腐蚀行为的研究可对其在实际使用过程中的安全服役提供一定理论依据,同时为腐蚀抑制与防护工作提供参考。

一维非均质条件下农田土壤水分运移模拟及应用

为了定量化描述一维非均质条件下土壤水分的运移过程,采用Richards方程的基质势形式阐述了一维多层质地下土壤水分的运移过程,根据田间实际情况设定了土壤水分运移模型模拟方程的定解条件,以各层粒径组成和容重为输入参数借助传递函数给出了模型参数的初始值,利用数值差分法求解了模型的数值解,最后采用田间实测的各层土壤含水量与参数敏感性分析对模型参数进行了校正和模拟效果评价。结果表明,模型参数敏感性主要受土壤水力特征参数α和n的影响,参数α值越大,土壤进气值越低,含水量越少;n值减小,土水势降低,土壤吸力增大,含水量增加;在调整数值模型精度时,α和n引起的误差范围为10%~30%;模拟值和测量值的变化过程比较吻合,表明研究构建的基质势方程能够实现对田间一维多层质地土壤水分运移过程的准确模拟。

外加电位对X80钢及其焊缝在库尔勒土壤模拟溶液中SCC行为的影响

采用动电位扫描技术和慢应变速率拉伸实验研究了X80钢及其焊缝在库尔勒土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为,并利用扫描电镜观察了不同外加电位下的断口形貌.结果表明,X80管线钢及其焊缝在库尔勒土壤模拟溶液中的极化曲线具有典型的活性溶解特征.阳极极化及自腐蚀电位下,裂纹萌生于点蚀坑及夹杂物处,X80钢及其焊缝的开裂机制为阳极溶解;外加电位为-900 mV(vs SCE)时,母材处于阴极保护状态,应力腐蚀敏感性较低,而焊缝的应力腐蚀敏感性明显增加;当外加电位负移至-1200 mV(vs SCE),母材和焊缝均表现出较高的SCC敏感性,其开裂机制为氢和应力协同作用下的氢致开裂.相同电位下,焊缝的应力腐蚀敏感性高于母材,其断裂位置多在热影响区,这是由焊接过程中产生的冶金相变和残余应力造成的.