湘潭地区红层软岩在淋雨条件下崩解的分形维数研究

采用室内模拟自然降雨的崩解试验,对湖南湘潭地区的红层软岩制成4种不同质量的试样进行了干湿循环淋雨崩解试验,推导了体积与粒径关联的分形维数D_V求解方法,并采用D_V对试验后试样的崩解特性进行了研究。结果表明：不同质量红层软岩试样崩解后的累计百分含量与粒径关系曲线的形状非常相似,曲线的形状整体呈上凸型。随着干湿循环次数N的增加,红层软岩试样的大颗粒逐渐减少,小颗粒逐渐增多,崩解物级配曲线渐渐趋于重合,反映出试样的崩解速率逐渐放缓。随着各组试样质量的不断增大,曲线上凸的部分越发突出。随着N的增加,不同质量试样的D_V先迅速增大,然后增速逐渐放缓,最终基本达到稳定。随着试样质量的逐渐增加,试样的D_V逐渐增大,表明岩样的质量越大,则其崩解的速率越快。     

基于响应面法的Fe0/S2O2-8体系氧化垃圾渗滤液去除UV254研究

为提高Fe⁰/S₂O^2-₈体系氧化垃圾渗滤液去除有机物的效果,试验采用响应面法优化反应条件,借助响应面法的中心组合试验设计了以紫外吸光度UV₂₅₄的去除率为响应值的二次回归模型,分析零价铁(Fe⁰)投加量、初始pH值和S₂O^2-₈与12COD₀的质量比3个因素的交互作用,确定最优反应条件。结果表明在Fe⁰投加量为31.3mmol/L、初始pH值为4.4,ω(S₂O^2-₈/12COD₀)为1.14条件下,UV₂₅₄的去除率达到最大值72%。     

极端洪涝作用下江西乐安河沿岸地下水化学组分特征及来源分析

为研究极端洪涝作用下乐平市乐安河沿岸地下水化学组分来源及环境健康风险,综合应用图示法、数理统计、主要离子比等方法,对研究区洪涝期间及洪涝后期24组浅层地下水样品的22项指标进行了分析。结果表明：不同时期地下水主要化学组分无显著差异,均属弱酸性的低矿化度淡水,优势阴、阳离子分别为HCO^-₃、SO₄^2-、Ca²⁺、Na⁺、K⁺。地下水水化学类型空间差异明显,洪涝期间以HCO₃-Ca·Na型和HCO₃·SO₄-Ca·Na型为主,洪涝后期出现Cl型及NO₃型水。地下水主要组分的形成主要受控于水-岩相互作用、硅酸盐矿物溶解、阳离子交替吸附作用,局部地区受农业施肥、污水排放等人为活动干扰。洪涝灾害发生后地下水水质较差,不适宜直接饮用,污染指标主要为氨氮、NO₃^-、Mn、Cd,污染物来源于地表-地下水混合、洪水对土壤中含锰矿物的溶滤以及乐安河上游采矿活动。     

超固结粉质黏土静止土压力系数原位试验研究

静止土压力系数K₀是岩土工程设计施工中的重要参数,其影响因素众多、变化特征复杂,合理地选取K₀测试分析方法是保证成果可靠性的关键。针对哈尔滨市超固结粉质黏土地层,开展了现场原位水平应力试验(KSB)、扁铲侧胀试验(DMT)与旁压试验(PMT)以及室内K₀固结试验,获得了超固结粉质黏土地层K₀分布特征,类比分析了KSB与其他测试方法的相关性、差异性和适用性。研究表明：KSB试验有效避免了常规“压入式”测试的经验性与扰动性问题,具有操作便捷、精度高等优点,测得场地超固结粉质黏土K₀值介于0.45~1.81之间,并沿深度方向逐渐降低;室内试验取样过程和PMT预钻成孔过程会引起原始水平应力释放,而再加载无法完全恢复其初始值,从而导致二者测试结果偏低;DMT的有效性取决于经验公式的选取,Marchetti公式高估了K₀值,而国内上海、苏州、杭州、西安等地区经验分析结果整体偏低,通过修正Marchetti公式,给出适宜于哈尔滨地区的超固结粉质黏土的K₀计算方法,可供勘察设计参考。     

低黏土矿物含量泥岩有荷膨胀试验研究

现有铁路规范中判定为无膨胀性的低黏土矿物含量泥岩仍具有膨胀性,其遇水之后产生的微弱膨胀对于变形精度要求只有4 mm的高速铁路具有潜在的破坏作用。以一高速铁路地基中的低黏土矿物含量重塑泥岩为研究对象,通过有荷膨胀率试验研究初始含水率、干密度及上覆荷载对膨胀极限状态的影响规律。研究结果表明:在初始含水率与上覆荷载一定的条件下,泥岩的胀限膨胀率随干密度的增大而增大;在干密度与上覆荷载一定的条件下,初始含水率越大,胀限膨胀率越小;在初始含水率与干密度一定的条件下,胀限膨胀率与胀限含水率均随上覆荷载的增大而减小。同时拟合得到了泥岩胀限膨胀率计算公式,验证结果表明胀限膨胀率实测值与公式预估值误差较小,可以采用拟合出的公式对于实际工程中的膨胀进行预测,为工程提供指导。     

荷载-水化耦合下红层泥岩的变形特性

红层泥岩是一种常见的软岩,广泛分布于我国的西南、西北、华中及华南地区。水对红层泥岩的力学特性影响显著,由于降雨因素的影响,红层泥岩地区的边坡频频爆发崩塌、滑坡等工程事故。为模拟红层泥岩地区经历极端干燥天气后突降暴雨,即红层泥岩在不同荷载水平作用下从干燥状态到饱和状态水化作用的全过程,研究红层泥岩在不同荷载水平作用下遇水水化后的变形和强度特征,设计了一个简单试验装置和试验方案,实现了对红层泥岩在荷载-水化耦合作用下的变形特性研究。试验结果表明:①红层泥岩的水化作用明显,红层泥岩的饱和单轴抗压强度远低于干燥岩样的单轴抗压强度,考虑荷载作用下的干燥红层泥岩水化破坏应力水平又远低于泥岩的饱和强度;②破坏是一个渐变的过程,在某一应力水平作用下岩石的变形经历了一个从缓慢增长到急剧增长的过程,但岩样的破坏具有突然性,泥岩破坏后呈泥状。成果可为红层泥岩地区的工程稳定性研究提供一定的参考。     

HAP/Ag3PO4纳米复合物的制备及其对水体有机污染物的降解

以固体废弃物牡蛎壳为原料,利用水热法制备出高纯度的纳米羟基磷灰石(HAP),负载磷酸银(Ag₃PO₄)制备出具有高效光催化性能的HAP/Ag₃PO₄纳米复合物。采用FT-IR、XPS、XRD和SEM对其晶型、化学结构和形貌进行了表征,证实Ag₃PO₄被成功负载在源于牡蛎壳的HAP上。在此基础上研究了HAP/Ag₃PO₄纳米复合物在水污染治理领域的应用,发现模拟日光照射4min、纳米复合物用量为1.5g/L、对初始质量浓度为20mg/L的罗丹明B溶液的降解率达到94.2%,表明制备的HAP/Ag₃PO₄纳米复合物是一种高效光催化剂,可以快速高效地降解水中的有机污染物。     

吊车水平荷载作用下柱顶不动支点反力的简捷算法

对单层厂房排架内力分析通常采用的吊车水平荷载柱顶不动支点反力R_r的系数C₅即吊车横向水平荷载T_max作用于0.6H_u,0.7H_u,0.8H_u处的不动铰支座反力系数进行改善.采用增添1个新计算参数γ,运用结构力学的方法推导出T作用在任意点处新的计算系数C₅′,借助C₅′可直接求吊车水平荷载作用下柱顶不动支点反力R_T的精确值,省去了原有方法中的插入计算过程.     

鄂西巴东组红层泥岩的水理性质研究

针对红层软岩遇水易软化、崩解的特点,以巴东组红层软岩为例,选取泥岩、粉砂岩进行浸水崩解试验、单轴抗压强度试验,分析红层软岩在不同含水率的情况下的崩解性、软化性。试验结果表明,泥岩水理性质与所含的黏土矿物有关,也与含水率的交替变化程度有关。在天然含水率状态下浸水的岩样,其水理性显现程度较小,而发生干湿交替循环的岩样再浸水后,其水理性就变得极其强烈。     

历经荷载后受硫酸盐侵蚀的混凝土力学性能

通过对历经荷载后受硫酸盐侵蚀的混凝土进行单轴压缩试验,研究了荷载水平和溶液浓度对混凝土力学性能变化规律及侵蚀机理的影响,并与历经荷载后受硫酸盐侵蚀高强混凝土的力学性能进行了对比分析。分析结果表明:随荷载水平的增大,未侵蚀试件的峰值应力、弹性模量和峰值应变均有减小趋势,而受浓度为5%和10%侵蚀试件的峰值应力和弹性模量均减小,峰值应变增大;相同荷载水平时,随溶液浓度的增大,混凝土的峰值应力和弹性模量减小,峰值应变增大;随着荷载水平和溶液浓度的增大,普通混凝土和高强混凝土的应力-应变曲线均有变饱满的趋势,普通混凝土的主要力学指标比高强混凝土变化更显著。研究结果可为在硫酸盐侵蚀环境下的受损伤混凝土结构设计提供一定的参考依据。     

黄河流域泥沙矿物成分与分布规律

黄河及其干支流经常产生高含沙水流,泥沙中矿物的成分及含量是影响高含沙水流性质的主导因素,粘土矿物颗粒含量对高含沙水流流变性质的影响,远大于颗粒粒径大小对流变性质的影响,粘土颗粒和阳离子之间的相互作用对高含沙水流的流变性质也有非常大的影响。通过对黄河及其支流地区12个地点进行采样分析,得出黄河及其支流地区泥沙基本来源于同一地区,次生矿物是在长期的、相同的环境条件作用下形成的。根据泥沙样本的粒径分布曲线和矿物成分及含量,建立了黄河及其支流泥沙粘土、非粘土矿物含量与中值粒径之间的关系,能够更方便、快捷、廉价地估算黄河及其支流粘土矿物的含量。     

黄河淤泥固化改性材料力学性能与微观结构试验研究

通过力学强度测试、矿物成分分析、红外光谱测试(FTIR)和电子扫描电镜(SEM)分析等,研究了改性剂模数、改性剂掺量及养护龄期对黄河流域河库底淤泥固化改性土的力学性能、矿物组成、微观结构和水化产物成分的影响。结果表明：改性剂模数、改性剂掺量和养护龄期对固化淤泥试块的力学性能影响显著,试件抗压强度随改性剂掺量和养护龄期的增加而增长,抗压强度最高达7.13 MPa;改性后淤泥中黏土矿物与改性剂反应生成絮状地聚物凝胶,材料结构更加致密均匀。     

离子土固化剂加固红黏土的X射线衍射试验

 红黏土不良物理性质与良好的力学特性之间的矛盾所带来的工程问题正引起学术界与工程界广泛的关注。采用离子土固化剂（ ISS ）加固武汉市汉阳区的红黏土,能够有效地改变其物理性质与力学性质。为了研究经过离子土固化剂处理前后的红黏土物相组成及黏土矿物晶面间距的变化,采用西门子 D5000 X 射线衍射仪,对红黏土在 Mg2+ 饱和、 K+ 饱和、甘油饱和及在 550 ℃ 加热条件下进行了 X 射线衍射实验。结果表明,经过离子土固化剂处理过的红黏土,其物相没有明显改变,黏土矿物晶面间距有微小变化。     

细菌对红黏土抗剪强度的影响

为了探究土壤原生细菌对红黏土强度的影响,通过对红黏土中天然赋存的原生细菌进行富集培养,并在红黏土重塑试样中添加培养后的细菌菌液,通过土工试验和电镜试验分析红黏土物理力学性质和微观结构的变化。结果表明:随着细菌的掺入,三轴试样的破坏峰值和压缩模量都有所提高,并且随时间的增长,呈现先增大后减小的趋势;同时从电镜图像上来看,细菌的掺入使得红黏土中粉粒含量有所增加,相应的黏粒含量下降。研究结果可为进一步研究单一的细菌种类对红黏土物理力学性质和微观结构的影响提供参考。     

不同酸碱度对改良红黏土力学性质及结构的影响

红黏土在土类划分上属于特殊性土,由于其特殊的成因过程及成因环境,工程性质也有很大区别。为了研究地下水环境酸碱度对改良土的强度影响,通过将改良土体浸泡到不同酸碱度的溶液中,测试改良土的力学性质,研究不同掺量、浸泡时间和溶液酸碱度对改良红黏土的影响和作用机理。再通过电镜扫描,研究改良红黏土的微观结构,探讨其与力学性质改善的关系。试验结果表明,从宏观上,在酸性环境下改良土凝聚力均随浸泡时间的增长而减小。从微观上,土粒的搭接形式、搭接程度以及颗粒间的胶结程度决定了土体的物理力学性质,而酸碱环境使改良红黏土结构发生变化,土粒间黏结程度得到改善。     

Simulation of hydrothermal vents in the Izena Cauldron,Mid Okinawa trough,Japan and other Pacific locations

Simulation results of Jade hydrothermal vent in Okinawa trough, Japan and Dante hydrothermal vent in Endeavour ridge in the north east Pacific are presented using an improved version of MOHTV model. The results are presented along with some limited field comparisons. A limited study on the sensitivity of model results to key model parameters is also presented. The model used is capable of simulating the hydrodynamics, thermodynamics, and mineral formations in underwater hydrothermal vents. The transport and spread of the plume fluid and minerals formed are simulated in three stages: plume dynamics stage that is momentum and buoyancy driven; transition to far field conditions as a gravity current; and far field conditions where the mineral particles move according to advection diffusion governed by the ambient currents and mineral particle settling velocities that eventually lead to their bed deposition. Thermodynamics include the changes in plume temperature and its related properties such as the vent fluid density. Physico-chemical processes are the chemical reactions that occur in the plume due to the hot vent fluid mixing with cold ambient water. Chemical reactions form new compounds (mostly minerals), which change the plume properties and therefore its behavior. Model simulates the formation of minerals namely FeS, FeS₂, ZnS, CuFeS₂, CuS, PbS, CaSO₄, BaSO₄, and Particulate Manganese – PMn. This improved version of MOHTV considers a user defined particles size distribution, the bathymetry of the ocean bottom, and can be used to run long-term simulations. The model results compare reasonably well with the field data. The parametric analyses show, which input and/or ambient conditions most affect the distribution of particles.     

川东紫色土及母质水理性研究

正确了解和评价紫色土的水理性质,是防止紫色土区产生不良环境问题和工程问题的关键。通过测定川东沙溪庙组、遂宁组、蓬莱镇组紫色土及母质理化参数、黏土矿物成分、母质水分特征曲线以及遂宁组紫色泥岩崩解率随含水量和时间变化规律,比较了3种不同黏粒含量紫色土母质水分特征曲线之间的差异,分析了遂宁组紫色泥岩在不同条件下的崩解特征。结果表明：沙溪庙组、遂宁组、蓬莱镇组紫色土黏土矿物成分主要为水云母,其次是蒙脱石等,不含其他区域紫色土中普遍存在的高岭石和蛭石,主要化学成分中的硅铝比值较其他地区紫色土中的硅铝比值低;不同母质发育而成的紫色土持水率由高到低依次为蓬莱镇组、沙溪庙组、遂宁组;快速崩解是紫色泥岩区紫色土别于其他土壤的特性之一。