冻融循环作用下不同含水率灰土的细微观结构与宏观力学性能

为了探明素土和灰土在不同含水率时细微观结构与宏观力学性能受冻融循环的影响规律,开展了素土和灰土在不同含水率时的冻融循环试验、抗压强度试验和核磁共振试验。结果表明,素土和灰土抗压强度均随含水率的提高而降低;素土和灰土抗压强度在同一含水率时均随着冻融循环次数的增加而降低,冻融循环六次时降低率可达到12次时的80%左右;灰土T_(2)谱信号峰值大于素土,T_(2)谱信号峰值随着灰土比例的提高而增大;不同含水率时素土和灰土T_(2)谱面积在冻融循环次数由3次增大至6次的增长率均明显大于6次至12次。

聚脲甲醛缓释肥减量深施对小麦和玉米产量及氮肥吸收率的影响

为了探究聚脲甲醛缓释肥(PF)减量深耕对小麦和玉米作物产量、氮肥利用效率以及矿质养分迁移的影响,设置对照(CK)、尿素+旋耕(OPTX)、尿素+深耕(OPTS)、PF+旋耕(PFX)和PF+深耕(PFS)5个处理,在豫南砂姜黑土小麦、玉米农田开展大区试验。结果表明,对比传统尿素(OPT)处理,PF处理小麦、玉米产量显著高于OPT处理,尤其PFS处理较OPTX处理小麦和玉米季产量分别高12%和6.4%,较OPTS处理分别高3.4%和1.8%;与产量不同,PFS处理仅显示玉米季氮肥利用率(NUE)高于OPTX和OPTS处理,而小麦季NUE甚至低于OPTS处理,这可能与PF在小麦季深耕条件下养分释放速度慢有关。对比两种耕作方式,发现PFS处理小麦季产量与PFX处理产量无显著差别,而玉米季产量显著高于PFX处理;与产量不同,PFS处理小麦季NUE显著低于PFX处理,而玉米季无显著差别,这可能与玉米季更适宜的气象条件和小麦季PF养分的后续释放有关。对比土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)残留量和总氮浓度,发现作物收获后,PFS处理0~30和30~60 cm土层NH_(4)^(+)-N残留量与PFX处理无显著差异,NO_(3)^(-)-N残留量显著低于PFX处理,而总氮含量略高于PFX处理,这可能与PF处理在小麦季深耕条件下氮素未释放完全有关。总而言之,依据作物的产量和氮肥利用效率,聚脲甲醛缓释肥在深耕条件下显示出更高的产量效益和增产潜势,尤其玉米季作物吸氮量、产量和NUE有了显著提升,值得被推荐。

石灰-高炉矿渣改良膨胀土强度特性试验研究

因膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩等不稳定性特征,使用高炉矿渣作为新型固化剂,并与无机材料石灰组合对膨胀土进行改良。对改良膨胀土开展自由膨胀率、液塑限、无侧限抗压强度和抗剪强度等指标的研究,探讨并分析了石灰-高炉矿渣(L-BLS)改良膨胀土在不同养护龄期以及不同改良剂掺量下的无侧限抗压强度变化规律。结果表明:使用L-BLS改良膨胀土能够显著提高膨胀土的早期强度;改良膨胀土的强度随养护龄期及改良剂掺量的增加而增强;当掺入6%石灰及9%高炉矿渣时,对应龄期的无侧限抗压强度最大,材料的有效利用率最佳。

填方灰土桩复合地基大底盘建筑倾斜特性数值分析

目前建筑倾斜事故频繁发生,但对于大底盘建筑倾斜全过程的变形力学行为受到了较少的关注。因此,研究了填方灰土桩复合地基倾斜过程的沉降变形特性及受力特性。基于数值模拟,探讨了填方灰土桩复合地基大底盘建筑倾斜特性相应变化规律,分析填方灰土桩复合地基倾斜过程中沉降变形及大底盘基础变形受力特性,研究了填方区地基处理优化方案。研究结果表明:建筑倾斜过程中,基础边缘处剪切变形最大,剪切变形值与倾斜值呈正相关;大底盘建筑倾斜过程中基础顶板混凝土首先开裂,其弯曲点不断变化;基础底板尚未开裂但底板南半段出现隆起现象,在靠近倾斜建筑0.2 L(L为底板长度)位置处存在开裂风险,倾斜过程弯曲点基本不变;水泥粉煤灰碎石桩(cement fly-ash gravel,CFG)桩地基处理方案剪应变最大值比原有方案剪应变最大值降低了67.08%,沉降值和倾斜值分别降低了67.52%、73.83%,达到此类建筑倾斜率不应超过3‰的规范要求;研究结果为类似复合地基大底盘建筑纠偏加固提供了借鉴和参考。

施石灰和秸秆还田对清洁的酸性稻田籽粒镉含量的影响

为了探究清洁的酸性稻田施用石灰对双季稻籽粒镉(Cd)含量的影响,本研究在清洁的酸性稻田(土壤pH 5.2,土壤总Cd含量0.2 mg/kg)上开展田间定位试验,并测定籽粒镉含量,设置4个处理,分别是(1)对照,不施石灰,秸秆不还田;(2)施石灰,秸秆不还田;(3)每季秸秆全量还田,不施石灰;(4)秸秆还田配施石灰。结果表明:除2020年晚稻季外,施石灰显著降低了早、晚稻糙米Cd含量,秸秆还田对糙米Cd含量无显著影响。二者仅对2020年早稻糙米Cd含量有显著互作效应。在秸秆还田条件下,施石灰使2020年早稻糙米Cd含量降低61.0%;在秸秆不还田条件下,降幅为38.0%。施石灰显著降低了2019年早、晚稻精米Cd含量。秸秆还田仅显著增加了2020年晚稻精米Cd含量。二者对2020年晚稻精米Cd含量有显著互作效应。在秸秆还田条件下,施石灰使2020年晚稻季精米Cd含量降低38.1%;而在秸秆不还田条件下,降幅为4.2%。因此,在清洁的酸化红壤性双季稻田上,施石灰不仅可以有效减少稻米的Cd含量,而且能够降低秸秆还田导致的Cd污染风险,有利于保障稻米质量安全。

糯米浆灰土无侧限压缩和三轴剪切离散元分析

糯米浆灰土是一种常见的遗址保护建筑材料,为研究糯米浆灰土压缩加载过程中的糯米-石灰胶结破坏和接触组构演化情况,采用离散单元法开展了糯米浆灰土无侧限压缩和三轴剪切离散元模拟。首先基于软胶结模型考虑糯米浆-石灰的强度特征,制备了糯米浆灰土离散元试样;然后通过参数敏感性分析为试样赋予合理的接触模型等效模量和胶结强度参数,最后对试样开展无侧限和三轴压缩模拟。结果表明:离散元模拟能再现糯米浆灰土加载试验的主要特征;加载过程中胶结破坏数量先缓后快增加,最终趋于平缓,胶结破坏呈现一定的聚集效应;无侧限压缩下胶结接触主要发生拉伸破坏,随着围压增加,剪切破坏接触数量增加;试样偏组构快速增加段为胶结破坏诱发。

某心墙坝土料分散性判别与石灰改性土的性能规律分析

分散性土作黏土心墙会影响大坝的防渗安全,通过针孔试验、碎块试验对新疆某心墙土料的分散性进行了判别,分别采用天然河水与石灰进行改性试验,研究不同石灰掺量和陈化时间对改性土物理、力学性能的影响规律。结果表明,黏粒含量为12%是土料产生物理性、化学性分散的界限;采用天然河水进行改性,效果不佳,当石灰掺量为3%时,可完全消除分散性;土样掺入1%的石灰后,界限含水率变化明显,最大干密度由1.79 g/cm3降至1.69 g/cm3、压缩模量由13.4 MPa增至19.4 MPa、黏聚力由25.1 kPa升至43.3 kPa;随石灰掺量的增加,最大干密度提高、内摩擦角减小,黏聚力增大;随着陈化时间的延长,液限呈增长趋势,最大干密度在24 h内较稳定,之后开始降低,240 h后趋于稳定,压缩性在72 h内变化不明显,而后开始增强。由于石灰中含有大量的钙离子,因此使分散性土的性能发生变化。

石灰、磷酸盐及硅酸盐对土壤硒有效性及水稻累积硒的影响

华南地区酸性土壤硒有效性低,本研究旨在探讨石灰、磷酸盐及硅酸盐类土壤改良物质对酸性水稻土硒有效性及水稻吸收硒的影响。结果表明,在施0.25 mg/kg硒基础上,石灰、硅酸钠、磷酸氢二钠以及三者配合施用对水稻单株产量影响不大;对大米硒含量提升效果以石灰、硅酸钠及石灰、硅酸钠、磷酸氢二钠三者配合施用的处理较好;酸性土壤中各形态硒的含量高低依次为有机物/硫化物结合态硒、残渣态硒、铁锰氧化物结合态硒、交换态硒和水溶态硒。石灰、磷酸氢二钠处理显著提升易被植物吸收的水溶态硒及交换态硒含量,显著降低难利用残渣态硒含量;石灰、硅酸钠、磷酸氢二钠三者配合施用的处理显著降低了有机物/硫化物结合态硒的含量。施用石灰以及施用磷酸氢二钠均可有效提升土壤硒的有效性,并促进水稻对硒的吸收,施用硅酸盐对土壤硒有效性影响不大,但能促进水稻对硒的累积。

灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基载荷沉降试验研究

为了探讨灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基载荷沉降情况,以民小公路处理后的地基为例,选择试验桩并在附近埋设沉降管,在非浸水与浸水条件下分别施加载荷,观察地基沉降变化。结果表明:随着荷载的增加,地基沉降量呈现出不断增长的趋势。从地基荷载沉降试验可以看出,当荷载500kPa时,非浸水地基的平均沉降为57.3mm,浸水地基的平均沉降为71.2mm,二者差距不大,都低于要求的200mm。由此可见,应用灰土挤密桩方法对湿陷性黄土地基进行处理后,黄土湿陷性得到了有效改善,地基载荷沉降满足施工要求。

公路工程中石灰土路基施工技术应用及质量控制措施

研究了公路工程中石灰土路基施工技术应用及质量控制措施,在掌握工程概况的基础上,从施工准备、基底处理、路基填筑等方面出发,分析了石灰土路基施工技术要点,强调了原材料控制、含水量控制、病害控制、质量检测等方面在施工质量控制中的重要性,并通过提高各环节管理和衔接效果,保证石灰土路基整体施工质量。

有机肥与石灰配施对华南酸性土壤的改良效果

为明确有机肥与石灰对华南酸性土壤的改良效果,采用田间小区试验,研究了有机肥、石灰分别单施与配施对双季稻区酸性土壤的酸化性质、水稻生长及产量的影响。试验包括5个处理:不施肥(CK)、单施控释肥(CF)、控释肥+石灰(LM)、控释肥+有机肥(OF)、控释肥+石灰与有机肥配施(CLO),除CK外,各处理养分保持一致,物料均在水稻移栽前一次性施入土壤。结果表明,CLO处理对土壤pH的改良效果最优,其pH提高了0.42个单位,而OF和LM处理的pH分别提升0.27、0.37个单位;OF处理土壤有机质含量最高,达44.46 g·kg^(-1),其次为CLO处理,达37.76 g·kg^(-1);LM、OF及CLO处理均显著降低了土壤交换性酸含量,降幅最高的处理为CLO,达71.4%。相关性分析表明,土壤交换性氢和交换性铝与pH的回归方程斜率绝对值分别为1.3568和0.1560,均呈显著负相关;LM处理的土壤交换性盐基离子总量达7.52 cmol·kg^(-1),显著高于其他处理,其次为CLO处理,达6.92 cmol·kg^(-1)。配施处理能增加灌浆期水稻叶片叶绿素含量,显著高于CK,增产效果最优。研究表明,有机肥与石灰配施较单独施用对华南酸化土壤的改良效果更好。

水泥/石灰和土壤固化剂复合改良膨胀土试验研究

采用水泥/石灰和BJ-W土壤固化剂对安徽地区膨胀土进行了改良试验研究。依据液限、塑限和自由膨胀率试验初步选定改良膨胀土的配合比范围,并通过胀缩总率、无侧限抗压强度和稳定性试验,进一步分析了改良膨胀土的性能变化规律。试验结果表明,掺入水泥/石灰和BJ-W土壤固化剂复合改良中、弱膨胀土时,液限逐渐减小,塑限逐渐增大,自由膨胀率降低到40%以下,且胀缩总率低于0.7%;无侧限抗压强度和稳定性试验中,改良膨胀土的强度和水稳系数(>80%)显著增加,且经过5次干湿循环后,改良膨胀土的强度衰减率小于20%,膨胀土的反复胀缩特性显著改善。综合考虑改良膨胀土的胀缩和强度特性,采用水泥和BJ-W土壤固化剂复合改良膨胀土效果最佳,中膨胀土最优配合比为7%水泥和0.02%BJ-W土壤固化剂,弱膨胀土最优配合比为6%水泥和0.02%BJ-W土壤固化剂。

湿陷性黄土路基灰土挤密桩处治分析

为检验湿陷性黄土地基灰土挤密桩加固处治效果,文章分别采用有限元分析和现场监测法进行研究。通过对比有限元分析结果,发现采用灰土挤密桩处治后地基土的含水量和沉降得到有效控制,未出现不均匀变形。分析现场监测结果可知地基结构稳定,未产生不均匀沉降,可认为有限元分析结果准确,采用灰土挤密桩处治后地基结构稳定。

石灰粉煤灰固化石油污染土的渗透特性及其工程再利用探讨

固化改性污染土的渗透性是推进污染土工程再利用需关注的指标之一。借助GDS环境土柔性壁渗透测试仪,优选兼具吸附与固化作用的石灰粉煤灰作为固化材料,以围压、渗透压、污染强度为变量参数,以固化前后石油污染土的渗透系数及土中残余含油量为指标,结合X射线衍射和扫描电镜,厘清渗透性演变及污染物迁移扩散规律,并以此探讨固化石油污染土的工程再利用性。研究结果表明:固化产物对石油分子的吸附作用弱化了石油斥水性,增加了渗透的有效通道,固化石油污染土的渗透系数较未固化石油污染的提高了两个数量级;土体干密度增大会增强对石油的吸附截流作用,围压、渗透压及污染水平的增大会增强土颗粒间相互作用,均引起石油污染土及固化石油污染土渗透性降低。固化作用可有效控制渗透作用下石油污染物的迁移扩散,各部位的残余含油量均非常接近于初始含油量,避免了渗透污染风险。结合石灰粉煤灰固化石油污染土力学特性(抗压强度为1280.10 kPa,抗剪强度为388.88 kPa)、渗透性(渗透系数为4.28×10^(−6)~7.39×10^(−6) cm/s)及迁移控制性(波动率为0.30%~4.90%),石灰粉煤灰固化石油污染土可考虑用于有防渗要求的路基类填筑材料进行工程再利用。

高速铁路路基改良土垫层对毛细水处治的经济性分析研究

路基内毛细水上升导致的翻浆冒泥、冻胀等灾害影响高速铁路安全稳定运行。为实现安全、有效、经济的治理毛细水灾害,依托铁路工程实际,开展石灰改良土和水泥改良土垫层毛细水上升实验研究,并进行经济对比分析。研究结果表明,石灰改良土垫层和水泥改良土垫层均具有抑制毛细水上升的效果,水泥改良土垫层相比石灰改良土垫层具有较高的经济效益,具有较好的路用性能和社会效益,成果可为毛细水灾害严重地区工程项目提供借鉴。

蔬菜秸秆配合石灰氮土壤消毒研究

针对设施老菜田连作障碍严重、根结线虫发病率高等问题,在夏季休闲期进行石灰氮高温消毒的基础上,利用蔬菜秸秆替代麦秸进行消毒效果研究。试验结果表明:通过对蔬菜秸秆配合石灰氮土壤消毒和传统石灰氮土壤消毒2种消毒方式进行比较,蔬菜秸秆配合石灰氮进行土壤消毒后可以有效减少土壤中80%以上根结线虫,降低根结线虫的发病率,消毒后土壤中三大菌群数量(细菌、真菌、放线菌)均减少,通过添加微生物菌剂后可恢复土壤生物肥力;同时对下茬作物产量和品质均有提高,较传统消毒方式番茄产量高9.50%,VC含量高2.77%;蔬菜秸秆中的养分经高温腐熟后还回到地里,增加了土壤中的养分,使收获期土壤有机质含量增幅达为8.22%,氮、磷、钾含量增幅分别为15.02%、12.53%和8.62%。因此,石灰氮高温消毒过程中添加蔬菜秸秆,可以有效替代麦秸,不仅能减少土壤中根结线虫数量,还能提高下茬作物产量和品质,并且蔬菜秸秆在棚内就地粉碎、就地处理,有效解决了蔬菜废弃物的循环再利用。

石灰与水泥改性加固膨胀土对比试验研究

为探究石灰和水泥改性两种方法加固膨胀土的效果,以蒙-华铁路三荆段为例,采用现场采样和室内试验,对膨胀土样品的颗粒分布和力学特性进行了分析,研究了两种改性加固方法不同掺和比例的加固效果,分析内摩擦角、黏聚力、剪切强度等指标的变化规律,对两种加固方案的效果进行了比较,并通过电镜扫描分析了加固后的微观结构,揭示加固机理。结果表明:MHTJ-19和MHTJ-21两个区段的膨胀土在黏性矿物成分、颗粒级配和力学参数方面一致性良好,不存在系统差异。石灰和水泥改性显著提升了膨胀土的黏聚力、内摩擦角和抗剪强度,其中水泥改性效果更佳。电镜扫描图像分析显示,这两种改性方法通过颗粒凝聚作用提高了膨胀土的力学性能和降低了膨胀性。研究成果可为重载铁路工程路基设计和维护提供参考依据。

老路扩建高液限土路基改良方案优选

为进一步提高路基的安全性稳定性,以京杭大运河西路为例,通过有限元数值计算软件ABAQUS对石灰改良土路基的沉降效果进行分析。进行了路基分别在原状土、掺入4%石灰(以质量分数计,后同)、掺入6%石灰、掺入8%石灰、掺入10%石灰5种工况下的沉降分析,并与工程实测数据进行对比。研究结果表明:与原状土相比,掺入不同含量的石灰后,路基整体沉降都有所减小,说明高液限土掺入石灰后能改善土体性能,减小结构整体沉降;工程实测沉降量均在数值模拟数据值(33.64 cm)上下浮动,幅度不超过5.78%。由此看出,工程实测数据与数值模拟数据基本一致,相差不大。综上,改良土掺8%石灰为最合理掺量。该研究结果可为类似工程提供参考。

聚丙烯纤维加筋和石灰改良昔格达土工程性质试验

为探讨聚丙烯纤维加筋和石灰共同改良攀西地区昔格达土的工程性质,在昔格达土中掺入不同含量长度为2.5 cm的聚丙烯纤维,制备不同聚丙烯纤维掺量石灰改良土样,然后进行有荷膨胀试验、无侧限抗压试验和直接剪切试验。结果表明:聚丙烯纤维加筋不仅可减小石灰土的膨胀性,还可以改善昔格达土的抗压、抗剪和变形等力学特性;直剪试验表明,聚丙烯纤维加筋石灰土颗粒与聚丙烯纤维之间的摩擦力增大,使土样的黏聚力明显增大。结论:聚丙烯纤维加筋能有效改善石灰昔格达土的工程性质,当掺入0.3%的聚丙烯纤维时石灰昔格达土的聚丙烯纤维加筋效果最佳。

施用石灰与生物炭对酸性土壤花生氮素吸收及产量的影响

为明确石灰与生物炭对酸化土壤改良及花生氮营养的作用效果,通过田间小区试验,研究了石灰、生物炭单施与配施对酸化土壤性质、花生氮素吸收利用及生长发育的影响。结果表明,与CK相比,单施石灰显著提高了土壤pH值、有机质、碱解氮和交换性钙含量,花生植株氮吸收量和收获指数显著增加13.1%和4.6%,花生生物量和产量显著提高11.7%和16.1%;单施生物炭显著增加了土壤pH值、有机质、碱解氮含量和土壤碳氮比,但对花生氮吸收量、生物量和产量无显著影响;表明酸性土壤明显抑制了花生生长,单施石灰促进花生生长及氮高效利用效果优于生物炭。石灰与生物炭配施后,土壤pH值、有机质、碱解氮、交换性钙含量及碳氮比更协调,花生植株氮吸收量、氮利用率、生物量和产量均得到进一步提高。所有处理中,4500 kg/hm^(2)生物炭配施450 kg/hm^(2)石灰处理的花生植株氮吸收量、氮收获指数、氮利用率、生物量及产量最高,分别比CK增加30.7%、8.7%、5.7%、27.6%和35.8%。因此,4500 kg/hm^(2)石灰和450 kg/hm^(2)生物炭配施是酸性土壤改良、氮素高效及花生高产栽培的有效手段。