冻融循环对纤维水泥改良风积沙力学性能影响

为了研究冻融循环作用对纤维水泥改良风积沙力学性能的影响,对冻融循环的试样进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明,冻融循环次数增加使得纤维加筋试样的无侧限抗压强度减小,强度损失主要发生在第1次冻融循环,强度降低了13.2%~32.6%;但在经历10次冻融循环后,无侧限抗压强度趋于稳定,此时,强度损失了42.2%~53.4%。研究结果可为季节性冻土地区的风积沙铁路路基基床填料改良提供参考。

沙漠腹地风积沙压实特性试验分析

塔克拉玛干沙漠腹地修建石油钻井平台地基,地基材料运距远且会破坏沙漠地区生态环境,考虑到因地制宜,采用沙漠地区丰富的风积沙资源作为地基填料,其压实特性是影响地基施工工艺及质量的关键因素。为了研究其压实特性,进行了标准重型击实实验、超重型击实试验。研究结果表明:该地区风积沙粒径主要分布在0.075~0.25mm之间,属于级配不良的细砂;风积沙的重型、超重型击实曲线均呈“双峰”型,在干燥状态及最佳含水率时均能达到最大干密度,室内风积沙击实试验推荐使用大击实筒;不同的击实方式会产生不同的试验结果,最大干密度应结合现场确定。

科尔沁沙地区风积沙路用性能室内试验研究

风积沙作为沙地区填筑路基材料,其路用性能与一般填土相比有其特殊性.依托内蒙古科尔沁沙地公路实体工程,通过室内试验,在分析科尔沁沙地区风积沙基本物理性质的基础上,研究风积沙的路用性能指标回弹模量、CBR受含水率、干密度、压实度影响规律,对该地区同类工程建设具有一定的参考意义.

纤维掺量对水泥改良风积沙强度及孔径分布的影响

为了研究纤维掺量对水泥改良风积沙无侧限抗压强度和孔径分布的影响,进行聚丙烯纤维水泥改良风积沙的无侧限抗压强度试验和核磁共振试验。纤维掺量为0,6‰,8‰和10‰,水泥掺量为4%和5%,试样标准养护龄期为7 d。试验结果表明,纤维水泥改良风积沙的T2谱曲线存在3个峰值,最可几孔径和孔隙率随着纤维掺量的增大而减小,纤维掺量大于8‰,结果则相反。适量纤维加筋水泥改良风积沙,可以减小水泥改良风积沙内部孔隙,小孔和中孔增多,大孔减少。未掺纤维的水泥改良风积沙的应力-应变曲线呈应变软化型,而纤维水泥改良风积沙的应力-应变曲线随着纤维掺量的增大逐渐趋向于应变硬化型。纤维水泥改良风积沙的应力-应变曲线大致分为孔隙压实、弹性变形、弹塑性变形和应力衰减等4个阶段。随着纤维掺量增大,应力-应变曲线整体右移,延性增强,无侧限抗压强度、峰值应变和能量吸收能力随着纤维掺量的增大而增大,超过最优纤维掺量8‰,规律则相反。水泥掺量4%,纤维掺量8‰的水泥改良风积沙的无侧限抗压强度、峰值应变、能量吸收能力分别为水泥改良风积沙的1.31倍、2.04倍和1.37倍。纤维水泥改良风积沙的孔隙率与无侧限抗压强度呈幂函数关系。研究成果可为纤维水泥改良风积沙填料的应用提供参考。

风积沙路基回弹模量与压实度、含水量的关系研究

风积沙作为沙漠环境下的路基填料有其特殊性,它的含水量与压实度总体上基本不相关,只有确定最佳含水量后,在某一特定的范围内能找出相关性。在对风积沙回弹模量、压实度、含水量试验数据进行相关性、偏相关性分析后,发现回弹模量与含水量的相关系数很低,回弹模量与压实度有较好的相关性和偏相关性。并拟合了回弹模量与压实度的关系曲线,得出不同地区两者的关系存在一定的差异。

沙生经济植物沙米出苗土壤水分阈值研究

出苗是植物成苗的最重要阶段,明确沙米出苗的土壤水分阈值,对促进野生沙米种群发展和推进沙米人工种植具有重要意义。本文通过设置温度、播种时间、土壤含水率梯度盆栽控制试验,研究沙米不同条件下的出苗率变化,以确定沙米在风沙土出苗的适宜土壤水分含量。结果表明:(1)室内3个不同温度梯度、供试风沙土播前掺水(或播后喷水)的沙米出苗水分阈值下限分别为10.81%(10.0 mm)、10.81%(7.5 mm)和8.51%(7.5 mm),室外不同播种时间的均为10.0 mm。(2)沙米出苗水分阈值的影响因素除种子本身的阶段性休眠特征外,还与环境气温有关;环境气温越高,沙米出苗的水分阈值下限越低;反之则越高。该研究首次提出沙米出苗水分阈值下限界定的方法,为开发利用沙区非耕地人工种植沙米促进出苗技术和水分利用等方面,提供了基本是眼数据和生产应用的可能。。

不同含泥量风积砂强度特性试验研究

随着我国沙漠地区公路建设的不断发展,经常会使用不同含泥量风积砂填筑路基。但是,不同含泥量的风积砂是否能用做公路地基填料?风积砂含泥量的多少对路基的影响如何?这都与不同含泥量风积砂的强度特性有关。为准确评价不同含泥量风积砂的强度特性,确定适合做公路路基填料的风积砂含泥量,本文结合实际工程,通过资料调研、工程实践、室内试验以及理论分析,对不同含泥量风积砂的强度特性(直剪试验、室内回弹模量试验、CBR试验)进行了试验研究,试验结果得出风积砂的含泥量在15%左右时,其强度特性好,适合做公路路基填料,这对沙漠地区的公路建设有一定的参考意义和经济价值。

低温养护条件下水泥改良风积沙无侧限抗压强度试验研究

为了研究低温养护对水泥改良风积沙的影响,开展无侧限抗压强度试验研究。试验选用的水泥掺量为4%,5%和6%,压实系数0.90,0.93和0.95。研究了−20℃低温养护对水泥改良风积沙的应力应变曲线、无侧限抗压强度、峰值应变和刚度的影响。研究结果表明,低温养护条件下,压实系数0.95时,水泥掺量为4%,5%和6%时,对应的无侧限抗压强度分别为0.27,0.36和0.54 MPa,峰值应变分别为2.46%,2.69%和2.78%,E50分别为8.26,11.10和14.32 MPa。对比标准养护条件,水泥掺量4%,压实系数0.95时,低温养护的水泥改良风积沙的无侧限抗压强度、峰值应变和E50分别降低了32.5%,14.0%和18.3%。本文的研究成果对风积沙铁路路基基床的设计、施工有借鉴意义。

冻融循环作用对纤维水泥改良风积沙劈裂抗拉强度的影响

为了研究冻融循环次数、纤维掺量和冻结温度对水泥改良风积沙劈裂抗拉强度的影响,开展玄武岩纤维水泥改良风积沙试样的冻融循环试验和劈裂抗拉强度试验。试样的纤维掺量分别为0,0.5%,0.8%和1.1%。冻结试验的冻结温度分别为−10℃,−20℃和−30℃,融化温度为20℃。试验结果表明,纤维水泥改良风积沙的劈裂抗拉强度随着冻融循环次数的增加而减少,与未经冻融循环的试样比较,第1次、第1~2次、第2~4次、第4~7次和第7~10次冻融循环后,每次冻融循环的强度损失速率分别为18.7%~36.8%,16.8%~21.0%,2.9%~6.5%,4.0%~5.8%和1.5%~2.7%,10次冻融循环后强度损失速率趋近于0。经历冻融循环后,纤维水泥改良风积沙试样的劈裂抗拉强度随着纤维掺量的增大而增大,达到0.8%的最优纤维掺量后则相反。纤维水泥改良风积沙试样劈裂抗拉强度随着冻结温度的降低而减小,但减小的幅度不明显。劈裂抗拉强度与冻融循环次数呈指数函数关系,与纤维掺量呈抛物线关系。劈裂抗拉强度影响因素相关性分析结果表明,劈裂抗拉强度与冻融循环次数呈负相关,而与纤维掺量、冻结温度呈正相关,冻融循环次数对劈裂抗拉强度的影响最显著,其次为纤维掺量,而冻结温度影响最小。基于108组实验数据,采用多元非线性回归分析法,建立劈裂抗拉强度的多因素评估模型,能够较好地预测不同冻融循环次数和纤维掺量下水泥改良风积沙的劈裂抗拉强度。研究成果可为风积沙铁路路基基床设计提供参考。

风积沙路基压实度测定方法研究

在道路施工中,路基压实度是衡量施工质量的重要指标之一,也是保证道路有足够的强度和稳定性,以及较长使用寿命的关键。已有的研究成果表明,风积沙具有水稳性好、沉降均匀、受水和不利季节的影响小等特点,且具有分布广泛、储量丰富、取材方便等优点,故以风积沙作为路基填料是经济和适用的。

含水率对沙漠风积沙溯源冲刷速度的影响

通过对含水率为零的干燥状态的沙漠风积沙和具有不同含水率的潮湿状态的沙漠风积沙进行了集中水流冲刷试验研究,以探究沙漠风积沙的含水率对其在集中水流作用下的溯源冲刷速度的影响,结果表明,沙漠风积沙的溯源冲刷速度与含水率呈非线性关系,本文对其机理进行了深入探讨分析。

高温养护下水泥改良风积沙抗压强度试验研究

研究目的:新疆和田至若羌铁路经过塔克拉玛干沙漠南缘,地表以风积沙为主,水泥改良风积沙是沙漠地区铁路路基基床填筑的关键技术。塔克拉玛干沙漠夏季地表温度最高可达70℃,水泥改良风积沙的力学性能和变形特性易受高温的影响,因此本文结合新疆塔克拉玛干沙漠的气候条件,开展水泥改良风积沙无侧限抗压强度试验,研究70℃高温养护条件下水泥掺量和压实系数对水泥改良风积沙的应力应变特征、无侧限抗压强度、峰值应变和刚度的影响。研究结论:(1)水泥改良风积沙的应力应变曲线近似正态分布,具有右偏态的特性;(2)高温养护条件下,压实系数为0.95时,水泥掺量为4%、5%、6%对应的水泥改良风积沙无侧限抗压强度分别为0.38 MPa、0.52 MPa和0.78 MPa,峰值应变分别为2.2%、2.4%和2.6%,刚度分别为10.4 MPa、16.2 MPa和22.8 MPa;(3)与标准养护条件相比,高温养护条件下水泥掺量为5%、压实系数为0.95的水泥改良风积沙的无侧限抗压强度和峰值应变分别降低了5.5%、22.7%,刚度增大了5.9%;(4)新疆和田至若羌铁路夏季施工时,考虑70℃高温养护条件,掺量5%的水泥改良风积沙能满足基床底层填料设计要求,避开高温施工环境条件,掺量4%的水泥改良风积沙能满足基床底层填料设计要求;(5)本研究成果可为风积沙铁路路基基床的设计、施工提供参考。

风积沙振动荷载地基加固性能分析方法

风积沙稳定性差、黏聚力低,严重影响基础建筑在风区域建设的安全性与稳定性,因此分析风积沙振动荷载地基加固性能。从塔克拉玛干大沙漠采集天然风积沙样本,调配含水率分别为3.5%与5.5%的A组(A0~A3)和B组(B0~B3)两种风积沙,且两组风积沙的水泥含量分别为0%、2.5%、5.5%、9.5%,最终得到两组不同的水泥固化风积沙地基试件实验样本。利用加载装置对各试件加载振动荷载,统计时间抗振荷载能力以及其他相关性能。结果显示,含水率是3.5%的试件剪切应力更强、黏结性能更高,经水泥固化后孔隙量效果更好;振动荷载实验中,含水率为3.5%、水泥含量5.5%的试件荷载承受能力更优,相同水泥用量的情况下,含水率越高的时间抗振承载力水平越高。

水泥改良风积沙无侧限抗压强度影响因素分析

为了研究水泥掺量、压实系数、养护龄期等因素对水泥改良风积沙无侧限抗压强度的影响,开展一系列无侧限抗压强度试验。试验选取的水泥掺量为4%,5%,6%,9%和11%,养护龄期1,3,7,14,28,56和90 d,压实系数为0.90,0.93和0.95。试验结果表明,水泥掺量、压实系数、养护龄期以及水泥掺量与压实系数的交互作用对水泥改良风积沙无侧限抗压强度的影响都具有显著性。水泥改良风积沙的无侧限抗压强度随着水泥掺量的增大呈幂函数增大,水泥掺量从4%提升至11%时,试样的无侧限抗压强度提升了6.2~6.26倍;水泥掺量越大,无侧限抗压强度增长比越大。水泥改良风积沙的无侧限抗压强度随着压实系数的增大而增大,压实系数从0.90增大到0.95时,试样的无侧限抗压强度增大了20%~67%;但强度增长幅度随着压实系数增大而降低,低压实系数下的水泥增强效果更显著。随着养护龄期的增长,水泥改良风积沙的无侧限抗压强度呈双曲线函数增长,28 d龄期的无侧限抗压强度为7 d龄期的1.21~1.50倍,90 d龄期的无侧限抗压强度为7 d龄期的1.31~1.78倍,强度增长率随着养护龄期逐渐减小。建立了水泥改良风积沙无侧限抗压强度受水泥掺量、压实系数、养护龄期等因素影响的多元非线性预测模型,预测效果好。研究成果可以为风积沙地区铁路路基基床设计提供参考。

不同初始含水率下风沙土地下渗灌水分运移特性研究

【目的】探究风沙土埋设新型地下渗灌系统后土体水分运移规律,明确地下渗灌管适宜的埋设间距和埋土深度。【方法】运用室外土箱模拟试验,监测了不同初始含水率(5.1%、11.5%、16.8%)湿润体承压后土壤水分入渗趋势和再分布规律,并运用数学模型对入渗过程进行了拟合。【结果】地下渗灌下湿润体形状近似以渗灌管为中心的椭圆状,同一时段初始含水率越大,湿润锋运移速率越快,累计入渗量和入渗速率越小,累积入渗量和入渗时间呈幂函数关系,而入渗指数则随初始含水率的增大而增大;与Kostiakov模型(R^(2)为0.783)、Philip模型(R^(2)为0.785)和通用经验模型(R2为0.923)相比,Horton模型(R^(2)为0.943)对不同初始含水率下风沙土入渗过程拟合效果较好,该模型更适用于描述地下渗灌风沙土的水分入渗过程;初始含水率为5.1%、11.5%、16.8%条件下,渗灌管适宜埋深应分别小于10、20、30 cm,管间距应分别小于30、60、90 cm,【结论】综上可知,风沙土湿度越大,渗灌管埋深越深,管间距可相应增大。

含黏风积沙的抗剪强度特性试验研究

为研究干密度、含水率及含泥量等因素对塔克拉玛干沙漠边缘含黏风积沙剪切强度特性的影响,对不同干密度、不同含水率及不同含泥量的风积沙试样开展了大量的直接剪切试验,以此得到风积沙的抗剪强度、粘聚力c和内摩擦角φ的变化规律,并采用数理统计方法系统地分析了各因素对风积沙抗剪强度特性的影响。研究表明:干密度、含水率及含泥量对风积沙的抗剪强度特性具有显著的影响,含水率和干密度之间存在交互作用,且在干密度为1.56g/cm3的情况下,存在一个最佳含水率使风积沙剪切强度最大为80kPa。

基于RGB颜色信息的风积沙含水率测试

基于土样摄影图像RGB颜色信息特征值的提取方法与自编MATLAB处理程序,测试分析不同含水率下压实风积沙的颜色信息变化规律,发现风积沙摄影图像的颜色特征分量R_E值与其含水率w呈明显的负相关函数关系,据此建立形如w=aR_E﹢b的含水率预测模型,其参数a、b可通过两组或多组含水率标定试验确定。随后,采用上述方法对不同干湿程度风积沙试样进行含水率测试,然后与烘干法测试结果进行对比,验证了该预测方法的有效性和可靠性,为连续快速测试风积沙含水率提供了一种新途径。最后,讨论了该方法的优缺点,也尝试从微观角度解释R_E随含水率增加而降低的机理。

新疆典型土类路基干压实试验

针对新疆很多地区干旱缺水、路基压实困难的现状,选择了3种典型土类(砾石土、风积沙、粉土)系统地进行了粒度分析、击实特性、动态特性、沉降特性等试验;在此基础上修筑了相应的试验路段,进行了3种典型土类的路基干压实施工工艺及路用性能试验研究。试验研究及工程实践结果表明:对于砾石土及风积沙,采用干压实施工工艺修筑路基是完全可行的;对于粉土,在采取隔断措施后,可在较低含水量条件下进行路基压实。

玄武岩纤维增强风积沙混凝土的抗冲击性能

为改善混凝土的抗拉强度和韧性,设计了不同掺量(0、1.0、1.5、2.0、2.5kg/m^3)的玄武岩纤维风积沙混凝土,利用自制落锤装置开展玄武岩纤维风积沙混凝土不同养护龄期(标准养护7d和28d)的抗冲击性能试验研究,并分析纤维阻裂增韧机理。结果表明:玄武岩纤维提高了风积沙混凝土的抗冲击次数、冲击功、抗冲击韧性比和冲击延性指标。标养7d的冲击延性指标值均大于28d,掺量为1.0kg/m3时,7d的延性指标最大,为素混凝土的1.76倍;掺量为1.5kg/m^3时,冲击功和抗冲击韧性比最大;玄武岩纤维在风积沙混凝土中的最佳掺量为1.0~1.5kg/m^3。纤维增强混凝土抗冲击性能依靠纤维与水泥基体之间的锚固作用实现,破坏主要发生在纤维与水泥界面区的水泥石处。

风沙土不同滴灌水量对玉米根系水分和硝态氮分布的影响

为了探究风沙土内水分和养分分布,合理的利用风沙土资源。采用田间试验,以不同灌溉水量为试验因素,其中灌溉水量设置需水系数0.4(IR1)、0.6(IR2)、0.8(IR3)、1.0(IR4)、1.2(IR5)5个水平,施肥量采用推荐施肥量(纯氮)225 kg/hm^2,通过测定不同灌溉条件下土壤水分和土壤硝态氮含量,研究风沙土玉米膜下滴灌不同灌溉条件对土壤水分和养分分布的影响。在风沙土上增大灌水量不能增加土壤的蓄水量,反可能增加土壤水分分布的不均匀性。水平方向上,0~20 cm范围内灌水量越大,水分运动距离越远;在垂直方向上0~30 cm土层是土壤水分主要分布层。风沙土中硝态氮含量分布不均匀,有明显的集聚。水平方向上,灌水量越大,硝态氮含量峰值距离滴头位置越远;垂直方向上,硝态氮有明显的表聚现象,灌水量增加有利于提高各层硝态氮含量。土壤含水率与土壤硝态氮除表现为以正相关为主,在垂向分布上相关性较高外,空间分布的相关性并不大,且改变灌水量并不能提高两者相关性。在风沙土地区利用滴灌灌溉玉米时,为了更好地将土壤水分和养分控制在根系分布层内,推荐灌溉制度计算公式中的需水系数取0.8。