草本植物对硫酸盐渍土强度影响的试验研究

为探究草本植物生长对硫酸盐渍土的强度影响,分析其生物量与盐渍土强度相关关系;选取常见的高羊茅、黑麦草、早熟禾做为试验用草,定期测定草本植物的不同部分生物量和根土复合体的抗剪强度。其中高羊茅、黑麦草的生物量增量高于早熟禾,三种根土复合体的强度均大于素土强度,其粘聚力也明显提高。但内摩擦角变化并不显著,与素土相比仅有小幅度提高。草本植物的生长可在一定程度上提高硫酸盐渍土的土体强度,高羊茅、黑麦草对盐渍土的固土效果优于早熟禾,早熟禾不适宜在盐渍土上种植。

石灰粉煤灰固化硫酸盐渍土的水稳定性与微观结构特征

高含盐量硫酸盐渍土的抗压强度低、水稳定性非常差,不能直接用于道路工程建设,应采用石灰和粉煤灰对其固化。为解决超硫酸盐渍土的工程应用问题,选择石灰掺量6%、8%、10%、12%、14%与石灰︰粉煤灰1︰1、1︰1.5、1︰2、1︰2.5、1︰3的固化方案,开展未浸水与浸水固化土的抗压试验,评价石灰和粉煤灰掺量对固化土水稳定性的影响;通过扫描电镜观察与能谱测试,分析石灰和粉煤灰掺量对硫酸盐渍土微观形貌的影响;计算微观结构指标,辅助分析石灰和粉煤灰对硫酸盐渍土的固化机理。试验结果显示:(1)在硫酸盐渍土中掺入适量的石灰和粉煤灰,固化土的抗压强度与水稳定性明显提高。随石灰粉煤灰掺量的增加,固化土的强度呈先增长后降低趋势。(2)石灰和粉煤灰化学反应产生了凝胶物质与针棒状物质,填充土的孔隙,增强土颗粒间的胶结力,提高了硫酸盐渍土的抗压强度与水稳定性。(3)采用8%石灰+24%粉煤灰配合比,固化土的抗压强度最高且水稳定性最好。8%石灰+24%粉煤灰固化土的颗粒胶结更紧密,土团粒粒径较大,土团粒形状更趋向于扁圆状,土的结构更稳定。研究结果表明,8%石灰+24%粉煤灰配合比可为超硫酸盐渍土改性与固化的工程利用提供参考。

单向冻结条件下硫酸盐渍土热质迁移及变形特性研究

对水盐补给条件下硫酸盐渍土中的热质迁移、孔隙流体相变过程以及硫酸盐渍土盐冻胀变形进行了理论和试验研究。基于非饱和土力学和热弹性连续介质理论,建立了非饱和硫酸盐渍土中水-热-盐-力多物理场耦合的数学模型,其中考虑了孔隙内相变对热力学和水力学参数的影响,通过数值模拟分析了开放系统单向冻结条件下土体内部温度场、水分场、盐分场及应力场的变化过程,并利用室内降温试验对理论模型的有效性进行了验证。研究结果表明:盐分在结晶时所析出的潜热会直接影响到水分冻结成冰的过程;土体孔隙溶液浓度在开放系统单向冻结条件的影响下随时间先快速增长至峰值而后逐渐下降,最终趋于稳定;在负温的影响下,土体内部水分相变成冰,并逐渐形成冻结锋面,随着冻结锋面的下移,土体盐冻胀程度越来越大。

冻融干湿循环下硫酸盐渍土的微观孔隙研究

为研究冻融干湿循环对宁夏地区硫酸盐渍土微观孔隙结构的影响,在6次冻融干湿循环后,对试样进行SEM和MIP试验,借助ImageJ2X图像处理技术,从表观孔隙率、孔隙分布和孔隙分形维数3个角度分析其微观孔隙结构。结果表明:(1)经历6次冻融干湿循环后,含盐量较低(S≤1%)时,不同压实度下硫酸盐渍土的表观孔隙率随含盐量的增加均呈现先增大后减小的变化趋势,并在0.5%时达到峰值,1%时处于低谷;含盐量大于1%时,低压实度(K<95%)土体表观孔隙率随含盐量增加持续增大,而高压实度(K≥95%)土体则呈现先小幅增大后减小的变化趋势;(2)相较于未经冻融干湿循环的情况,土体最终表观孔隙率均有所增大。为提高工程的耐久性,建议硫酸盐渍土地基的压实度宜大于等于95%。(3)随含盐量的增加,孔隙孔径的变化主要集中在3~40 um区间内,孔隙分布的变化也主要体现在大孔隙、中孔隙上,且表观孔隙率与大孔隙体积百分含量变化基本一致;(4)基于MIP数据拟合得到土体孔隙分形维数随含盐量的增加呈上下波动,且其与表观孔隙率、大孔隙体积百分含量变化趋势相反。本研究有助于丰富硫酸盐渍土的微观理论,为硫酸盐渍土地区的工程建设提供理论支撑。

硫酸盐渍土抗剪强度的含盐量效应和结构效应

为探讨含盐量对盐渍土抗剪强度的影响和结构效应,依托青海柴达木盆地某水资源配置工程,以级配和结构不同的粉质黏土类、砂质粉土类硫酸盐渍土为研究对象,通过室内三轴试验,分析两类盐渍土在不同硫酸盐含量和不同围压下的力学响应特征及变形特性,研究其抗剪强度参数随含盐量增加的变化规律,探讨硫酸盐渍土抗剪强度参数的含盐量效应和结构效应.结果表明,含盐量对盐渍土抗剪强度参数的影响存在阈值含盐量现象,即含盐量的影响具有分段性,两类盐渍土的黏聚力c和内摩擦角φ随含盐量的变化均呈相反的变化规律.以阈值含盐量为界,随着含盐量的增加,粉质黏土类盐渍土的c先减后增、φ先增后减;砂质粉土类盐渍土的c先增后减,φ先减后增.粉质黏土和砂质粉土在内部结构上的差异,导致土颗粒与盐分间的相互作用机理不同,使得抗剪强度参数对含盐量的变化表现出不同的响应规律,具有显著的结构效应.

粗粒硫酸盐渍土盐胀特性研究进展

结合粗粒硫酸盐渍土的盐胀特性及盐胀机理研究情况,对其温度、含盐量、含水率、土的类别及上覆荷载等因素的影响进行分析,并讨论基于影响因素的盐胀量预估模型研究情况。

冻融循环作用下盐渍土抗剪强度变化规律研究

研究冻融循环作用对不同种类盐渍土抗剪强度的影响,对研究区域现场勘察取样,选取罗布泊地区两种典型天然盐渍土:氯盐渍土和硫酸盐渍土,分别配制最大干密度和最优含水率的试样,在不同冻融循环次数下进行三轴固结排水剪切试验,考察两类盐渍土的抗剪强度随冻融循环次数的变化关系。结果表明:氯盐渍土的抗剪强度参数c_d、φ_d随冻融循环次数的增加而减小,但φ_d降低的趋势比较平缓;硫酸盐渍土的抗剪强度参数c_d、φ_d随冻融循环次数的增加而减小;硫酸盐渍土的抗剪强度参数c_d、φ_d减小的幅度均大于氯盐渍土。氯盐和硫酸盐特性的不同是导致两类盐渍土抗剪强度随冻融循环次数增加而呈现不同变化趋势的根本原因。

含氯硫酸盐渍土中硫酸钠结晶量理论分析研究

硫酸盐渍土产生盐胀变形的主要原因是土中固相或液相硫酸钠结合水分子析出芒硝晶体,盐分体积大幅增加而导致的。基于已有测试数据,采用回归分析方法建立了硫酸钠溶解度模型,在理想条件下分析计算了降温条件下土体内硫酸钠的结晶量,探讨了硫酸钠结晶量随含盐量、含水率、氯化钠浓度和土体环境温度的变化关系。研究表明,含盐量和含水率对硫酸钠结晶量的影响存在一个临界值,氯化钠浓度对硫酸钠结晶量的影响取决于土体内的含盐量和含水率组合条件,有利组合下加入适量氯化钠能够抑制土体内硫酸钠的结晶量,不利组合下加入氯化钠反而会促使土体内硫酸钠结晶量增大,不利于盐胀变形的控制。硫酸钠结晶量严重依赖于环境温度,若初始状态下土体的温度较低,部分硫酸钠已经结晶析出,温度进一步降低时硫酸钠的结晶量则相应减少。

含盐量对固化硫酸盐渍土抗压强度的影响

对石灰粉煤灰固化不同含盐量硫酸盐渍土28 d试件进行无侧限抗压强度试验,探讨含盐量对石灰粉煤灰固化土抗压强度的影响。并采用界限含水率试验、X线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和物理吸附试验等方法研究石灰粉煤灰固化不同含盐量硫酸盐渍土的稠度特征、物相特征、化学成分和微观结构,分析含盐量对石灰粉煤灰固化硫酸盐渍土抗压强度影响的机理。研究结果表明:含盐量在0.3%~5.0%范围内,不同石灰粉煤灰固化硫酸盐渍土的强度随含盐量的增加先增大后减小,峰值强度对应的含盐量为1.8%;同一含盐量时,当含盐量低于2.8%时,固化土强度随石灰粉煤灰含量的增加先增大后减小,当含盐量高于2.8%时,固化土强度随石灰粉煤灰含量的增加而增大。

硫酸盐渍土机场地基处理换填覆重法研究

盐胀是硫酸盐渍土的主要危害,硫酸盐渍土机场地基处理的关键在于减少盐胀。通过不同荷载作用下的盐胀试验,研究了荷载对不同压实度、不同含盐量的硫酸盐渍土盐胀的抑制效果,拟合了盐胀经验公式,探讨了换填覆重法硫酸盐渍土机场地基处理。压实度不宜太高,在满足道面承载力的条件下建议在90%～95%之间取值;道面2m以下可以填弱盐渍土,建议含盐量不要超过0.5%;水分危险点危害最大,必须重视排水设计。给出了确定换填覆重法最小荷载及最小厚度的方法。计算表明,覆重荷载50kPa基本能抑制含盐量小于0.5%的硫酸盐渍土的盐胀,采用砂砾石材料最小覆重层厚度约2m。换填覆重法在西北地区硫酸盐渍土机场地基处理中具有较好的应用前景。

含水率单次递减条件下粗颗粒硫酸盐渍土盐胀的室内模拟试验

为探究粗颗粒硫酸盐渍土含水率单次递减条件下的盐胀特性,利用自主设计的多功能盐胀试验装置,开展了粗颗粒硫酸盐渍土盐胀率随4因素(孔隙比、含盐量、温度、初始含水率)变化规律的试验研究。试验结果表明,硫酸盐渍土的体积变化受两种效应的影响:含水率递减引起的干缩效应以及土体中硫酸钠相态变化引起的盐胀效应。含水率单次递减过程中硫酸盐渍土的失水速率与硫酸盐渍土的孔隙比、试样温度、初始含水率呈正相关关系;而与硫酸盐渍土的含盐量呈负相关关系。试验结果中部分试样的盐胀率达到了9%,这表明粗颗粒硫酸盐渍土在含水率单次递减条件下引发的盐胀不容忽略。其研究结果可为西北地区高含盐量的残余型硫酸盐渍土的盐胀性评价提供参考依据。

硫酸铝改良剂对苏打盐碱土磷素吸附特性的影响

通过模拟盆栽改良试验和吸附试验,研究了施用硫酸铝改良剂后对土壤中磷的吸附特性的影响。结果表明:各处理土壤磷的等温吸附曲线与Freundlich、Langmuir和Temkin方程都比较吻合,但与Langmuir方程的吻合程度最好,其相关程度达极显著水平。根据Langmuir方程,将C/x/m对C作图,发现在施磷条件下,得到的是具有1个折点的直线,表明随着磷平衡浓度的不同,土壤对磷的吸附存在着2个不同能量水平的吸附点位。硫酸铝的用量越多,吸附磷量也越高。因此,应控制改良剂的用量,以0.3%为最好。

硫酸钠盐渍土未冻水含量的实验研究

土体中的未冻水含量影响冻土的物理力学性质,也是评价冻土中水分迁移的重要指标.利用核磁共振技术对含有不同浓度硫酸钠溶液的兰州黄土的未冻水含量进行测试,并分析了温度、含盐量对未冻水含量的影响.同时,测试了不同含盐量下黄土的液塑限及液塑限含水率下土体的冻结温度,计算了不同含盐量下的未冻水含量并与实测值进行比较,给出了不同含盐量下幂函数方程wu=at-b中的参数值.在此基础上,分析了-5、-10、-15和-20℃条件下未冻水含量随含盐量的变化规律,建立了4个温度下不同含盐量区间的未冻水-含盐量拟合公式.

粗粒硫酸盐渍土盐胀特性

为了进一步研究硫酸盐渍土盐胀的主要影响因素,选用新疆奎屯-克拉玛依高速公路第6合同段路基填料的天然盐渍土进行室内冻融循环盐胀性试验,试验结果表明:硫酸盐渍土的盐胀变形与含水量及温度等有重要关系,通过采用室内冻融循环试验,对硫酸盐渍土的冻融循环盐胀性进行分析研究,为今后对粗颗粒硫酸盐渍土在路基填料等方面提供实践经验和理论依据。

硫酸盐渍土路基盐冻胀变形量计算方法探讨

通过对新疆兵团垦区硫酸盐渍土路基的野外试槽试验测得的地温、盐冻胀变形量等试验数据进行整理,并运用SPSS软件进行多元线性回归分析,探讨了硫酸盐渍土路基的盐冻胀变形规律、盐冻胀变形量的影响因素及其计算方法,研究结果表明:①在一个冻融循环周期内,路基中各测点的地温-变形量曲线可以分成3个阶段,不同阶段的盐冻胀变化规律不同;②在降温、升温过程中,硫酸盐渍土路基盐冻胀变形量的影响因素不同,相应的计算公式也不同;③在一个冻融循环周期内,路基中各测点的盐冻胀变形量的最大值均出现在升温初期,因此,建议采用升温过程中盐冻胀变形量的计算公式计算路基的最大盐冻胀变形量。

综合考虑盐胀和冻胀时硫酸盐渍土体积变化关系式的建立

为了摸清硫酸盐渍土在降温过程中产生冰晶和引起盐胀的剧烈反应期内的体积变化规律,假定土体中芒硝与冰晶独立存在,并认为土体体积变化由三部分体积增加和三部分体积减少引起,根据溶质守恒定律,推求了考虑盐胀和冻胀综合影响下硫酸盐渍土的体积变化关系式,发现剧烈反应期内土体体积变化主要由原始孔隙率n、降温前后未冻水体积含量θu1和θu2与降温前后的硫酸钠溶解度r1和r2所决定。利用自行研制的恒温冷浴土壤试验系统,观测了人工掺配硫酸盐渍土在降温过程中的体积变化;采用冻结温度试验确定了土样冻结过程中的未冻水含量,并引入未结晶水含量的概念,计算了土样降温过程中的累计盐(冻)胀率,通过分析比较土样体积变化率实测值和计算值,验证了关系式的合理性和适用性。

砂类盐渍土起胀含盐量的试验探讨

目前对盐渍土起胀含盐量的判定多是通过不同学者拟合的盐胀率计算公式反推算求得的,其结果莫衷一是,因此需采用试验方法予以明确.试验选择8种不同孔隙率(级配)的土样,在单次降温条件下观测其是否发生盐胀变形.通过试验发现:砂土起胀含盐量随着孔隙率增长呈现出先长后降的规律,这一规律在不同含水量条件下都有体现.这一现象与盐分在土颗粒间的结晶位置发生改变有关,孔隙率较小时,土壤饱和度较高,盐分多在孔隙内部结晶析出;当孔隙率增加后,土饱和度降低,盐分则转移到水膜较厚的颗粒接触点位置析出,因此启动盐胀所需盐分减少,起胀含盐量下降.

新疆硫酸盐渍土地区沥青路面鼓胀变形机理研究

依托新疆阿克苏地区的两条公路,在进行公路路面鼓胀病害调查的基础上,选择4个典型病害部位开挖试坑,观察了路面结构层中损坏的情况,同时取样测试了基层及路基填料的含盐量、矿物成分、pH值等,分析了两条公路路面鼓胀病害的产生机理。研究结果表明:公路A(省道)路面基层中的离子以SO_(4)^(2-)、Ca^(2+)为主,因此发生了钙矾石型硫酸盐侵蚀。公路B(国道)路面基层中Ca^(2+)含量较高,同时含有一定量SO_(4)^(2-)和CO_(3)^(2-),因此发生了硅灰石膏型硫酸盐侵蚀。此外,夏季高温条件、水泥中碱含量超标等都加剧了两种硫酸盐侵蚀的发生。最后,根据两条公路病害产生机理,提出了硫酸盐渍土地区路面鼓胀病害的预防措施。

硫酸盐渍土的盐胀特性试验研究

为研究荷载对盐胀量的抑制效果,通过硫酸盐渍土机场地基的盐胀特性试验,分析了不同含盐量、不同压实度下不同荷载的盐胀曲线,并在此基础上推导出了根据含盐量、压实度以及荷载三个参数预估盐胀率的公式。根据此公式可求出抑制地基盐胀所需的最小荷载,从而为机场地基处理时换填覆重材料厚度计算提供指导。

硫酸盐渍土纯盐胀期盐胀关系式的建立

硫酸盐渍土广泛分布在我国西北地区,盐渍土盐胀对修筑在该地区大量的道路工程构成了危害,研究其盐胀规律对治理盐胀病害具有重要意义。在考虑硫酸盐渍土路基变形的温度区间划分为3个阶段的基础上,通过对新疆玛纳斯地区硫酸盐渍土作一系列假定,建立了纯盐胀期盐胀率?与初始含水率θ1、土体原始孔隙率n和降温前后溶解度r1,r2之间的盐胀关系式。利用自行研制的恒温冷浴土壤试验系统验证了关系式的合理性。