亚硫酸盐渍土各冻融周期盐-冻胀规律试验研究

为研究罗布泊地区天然亚硫酸盐渍土盐-冻胀各冻融循环周期内的变化规律及影响因素,采用控制初始含水率和干密度的方法进行冻融循环试验。试验结果表明:亚硫酸盐渍土各周期的盐-冻胀率为先增后减的二次函数状,在冻融循环作用下盐溶液浓度降低,土体内部结构达到临界点,4周期后各周期的盐-冻胀率开始降低;前4周期的盐-冻胀率呈先减速后加速,且随含水率的增大表现明显,土体结构性损伤是盐-冻胀增长加速的主要原因;随初始干密度的增大,盐-冻胀作用在改变土体的孔隙和结构时所需的能量增加,试验中各周期的盐-冻胀率表现出波动性的变化。研究结果表明:亚硫酸盐渍土各冻融周期的盐-冻胀率与土体在各周期所呈现的结构状态有密切关系。     

基土盐-冻胀特性研究

为探究水利工程中河道基土盐-冻胀现象发生机理,在前人研究的成果基础上,着重分析干密度、Na_2SO_4比例、湿度与基土盐-冻胀变形的关系。为了达到实际应用效果,采用线性相关分析法,分别固定其中的两个条件设计试验样本,应用对比思想设计试验方案。依据试验结果,做出可视化的图像对比分析,依次得到干密度、Na_2SO_4比例、湿度与基土盐-冻胀变形变化曲线。力求借助三者与基土盐-冻胀的影响关系指导实践,降低、避免其冻胀现象发生。     

硫酸（亚硫酸）盐渍土有荷载多次冻融盐冻胀发育规律试验研究

通过对天山北麓水磨河流域细土平原区硫酸（亚硫酸）盐渍土有荷载多次冻融盐-冻胀试验研究,发现不同硫酸钠含量、不同压力土体多次冻融盐-冻胀变形随冻融次数的变化规律是土体膨胀力、土体抵抗力、外压力综合作用的结果。不同压力、不同硫酸钠含量土体冻融循环次数与土体盐-冻胀干密度和土体盐-冻胀率均符合二次抛物线规律。     

钠盐盐渍土的电阻率特性研究

为研究钠盐累积后黄土的电阻率特性,以杨凌黄土为研究对象,配制含不同质量分数的3种钠盐和3种混合钠盐的盐渍土土样,分别测试不同含水率下钠盐盐渍土的电阻率变化规律。结果表明,钠盐盐渍土的电阻率随含盐量和含水率的增大而减小;不同类型的单钠盐或混合钠盐均会对盐渍土土样电阻率产生不同程度的影响;在同一盐含量下,电阻率呈现Na_2SO_4 Na Cl Na_2CO_3的趋势,对于混合盐则表现出Na Cl和Na_2SO_4 Na_2CO_3和Na_2SO_4Na Cl和Na_2CO_3的趋势;钠盐盐渍土的电阻率特性与钠盐累积程度和盐类型密切相关。最终,通过分析电阻率与钠盐含量之间的相关性并基于阿尔奇公式,推导出钠盐盐渍土的电阻率模型。     

硫酸(亚硫酸)盐渍土盐胀和冻胀变形试验研究

通过对天山北麓水磨河流域细土平原区硫酸（亚硫酸）盐渍土盐胀和冻胀试验研究，分析不同硫酸钠含量不同压实度单次盐胀和冻胀变形机理，发现同一硫酸钠含量不同干密度土体盐胀和冻胀的发育程度是土体溶液所处位置（孔隙间和颗粒接触间）、土体内摩阻力、土颗粒间的引力、粘聚力等综合作用的结果。孔隙率大小不能反映对结晶硫酸钠的吸收程度。采用数值分析的方法分析其变化规律，发现硫酸（亚硫酸）盐渍土盐胀和冻胀率和土干密度及硫酸钠含量均符合二次抛物线规律。     

冻融循环条件下罗布泊天然盐渍土的盐胀融沉规律研究

以罗布泊湖积平原区的盐渍土为研究对象,分别从影响盐渍土冻胀和融沉的各因素、冻融循环次数、干密度和含水率等方面进行试验研究。结果表明:不同含水率、不同干密度的土样经多次冻融循环作用后,土样的盐冻胀量随冻融循环次数的增加而递增;含水率相同而干密度不同的土样,其盐—冻胀率相差不大,含水率为影响盐—冻胀率的主要因素。     

冻融循环条件下罗布泊天然盐渍土的盐冻胀规律研究

以罗布泊湖积平原区的盐渍土为研究对象,分别从影响盐渍土盐冻胀的各因素-冻融循环次数、干密度、含水率等方面进行试验研究。结果表明:含水率为10%、13%的土样在第3次冻融循环时有最大的盐-冻胀增量;含水率为16%的土样则在第6次冻融时表现出盐-冻胀增量峰值。不同含水率、不同干密度的土样经多次冻融循环作用,土样的累加盐冻胀力随冻融循环次数的增加而递增;相同干密度情况下,土样的含水率为最优含水率时,其累加盐-冻胀力达到峰值;当土样含水率较小时,土样的累加盐-冻胀力随含水率的增大而增加;当含水率超出土样的最优含水率后,随含水率的增大其累加盐-冻胀力减小。     

白砂岩土的冻胀率试验研究

通过白砂岩土的冻胀率试验,分析了土体冻胀率与含水率、饱和度、以及干密度之间的变化规律,供讨论和参考。     

齐齐哈尔地区粉质黏土冻胀特性试验研究

黑龙江省受寒冬负温影响,容易引起渠道渗漏、地基下陷、轨道不顺等问题,这增加了工程建设难度。为解决实际问题,以齐齐哈尔地区粉质黏土为研究对象,进行封闭系统下的人工冻结试验,对冻胀试验数据进行分析,研究不同含水率、干密度、冷端温度及冻结速率条件下土体的冻结过程及冻胀率的变化规律。试验结果表明:冻胀率在含水率高、干密度大、冷端温度低、冻结速率低的条件下,土体冻胀现象更为显著,且冻胀率与4个因素相关性较好。冻胀正交分析结果表明:冷端温度对冻胀率的影响程度最弱,干密度较强,含水率的影响最为剧烈。采用SPSS统计分析软件,建立含水率、干密度和冷端温度三因素综合影响下的冻胀率多元线性回归模型,模型拟合效果好、可信度高、精度高,满足实际需求,操作简便,可用于粉质黏土的相关计算和预测。     

冻融循环作用下盐渍土病害机理及改良技术综述

盐渍土在冻融循环作用下,主要表现出盐胀和冻胀特性,对土体结构造成破坏,土体发生变形,从而降低土体强度,给工程建设造成危害。为改良盐渍土、防治盐渍土病害,从盐渍土病害产生的机理出发,介绍了结晶压力是导致土体结构发生破坏、土体发生变形的本质因素,证实了结晶压力的大小与孔隙大小有关。水盐迁移会加剧盐胀和冻胀的发生。在冻融循环作用下,水分和盐分向土体表层发生运移。盐渍土的盐-胀特性受土体的干密度、含水量、含盐量、荷载和温度的影响,不同因素的影响程度不同,干密度的影响较含水量小。干密度越大、含水量和含盐量越高、降温速率越慢,盐-冻胀越强烈。荷载对盐-冻胀有抑制作用。通过对盐渍土病害机理的研究,结合盐渍土盐-冻胀的影响因素,从土质改良、加固土体、阻断水盐通道和温度控制四个方面阐述了冻融作用下盐渍土的改良方法,可供盐渍土地区的工程建设参考。目前关于结晶压力的研究主要是定性方面的,水盐迁移的研究以室内试验为主。未来对盐渍土病害机理的研究将主要集中在结晶压力的定量研究和水盐迁移的现场试验等方面。     

冻融循环作用下盐渍土病害机理及改良技术综述

盐渍土在冻融循环作用下,主要表现出盐胀和冻胀特性,对土体结构造成破坏,土体发生变形,从而降低土体强度,给工程建设造成危害。为改良盐渍土、防治盐渍土病害,从盐渍土病害产生的机理出发,介绍了结晶压力是导致土体结构发生破坏、土体发生变形的本质因素,证实了结晶压力的大小与孔隙大小有关。水盐迁移会加剧盐胀和冻胀的发生。在冻融循环作用下,水分和盐分向土体表层发生运移。盐渍土的盐－胀特性受土体的干密度、含水量、含盐量、荷载和温度的影响,不同因素的影响程度不同,干密度的影响较含水量小。干密度越大、含水量和含盐量越高、降温速率越慢,盐－冻胀越强烈。荷载对盐－冻胀有抑制作用。通过对盐渍土病害机理的研究,结合盐渍土盐－冻胀的影响因素,从土质改良、加固土体、阻断水盐通道和温度控制四个方面阐述了冻融作用下盐渍土的改良方法,可供盐渍土地区的工程建设参考。目前关于结晶压力的研究主要是定性方面的,水盐迁移的研究以室内试验为主。未来对盐渍土病害机理的研究将主要集中在结晶压力的定量研究和水盐迁移的现场试验等方面。     

硫酸(亚硫酸)盐渍土不同土干密度和硫酸钠含量盐-冻胀力规律试验研究

通过对天山北麓水磨河流域细土平原区硫酸(亚硫酸)盐渍土盐胀和冻胀力试验研究,发现盐-冻胀力与土干密度符合指数规律;盐-冻胀力与硫酸钠含量均符合二次抛物线规律;最大击实土干密度的情况下有较大的盐-冻胀力,对工程危害较大.     

湿干冻融耦合循环及干密度对膨胀土力学特性影响的试验研究

为探讨北疆高寒地区恶劣气候对不同干密度下渠基膨胀土力学特性的影响,利用自行设计的单向环境边界加载装置,设计了满足现场渠基膨胀土压实程度、符合北疆地区实际气候条件的三轴压缩试验,研究了湿干冻融耦合循环次数及干密度对膨胀土应力-应变关系、孔隙水压力、有效抗剪强度指标等力学特性的影响。试验结果表明:低围压(σ3=100 kPa)下试样应力-应变曲线的应变硬化程度随干密度的增加逐渐降低;湿干冻融耦合循环作用下干密度较高试样的体积整体呈增大趋势,而干密度较低试样则呈逐渐降低;耦合循环次数的增加促进了试样在不排水条件下偏应力向孔隙水压力的转化,且不同干密度试样的内部土骨架结构强度随循环次数增加存在相互转化现象;耦合循环作用下高干密度试样弹性模量的衰减速率明显低于干密度较低情况;干密度的增加抑制了试样有效黏聚力的衰减,但对有效内摩擦角的衰减却起到加剧效果。     

混凝土再生粉复合锰渣的胶凝性试验研究

原材料各组分对胶凝材料性能的影响较大,为此,探讨混凝土再生粉、锰渣、Na2SO4的掺量及水灰比对砂浆力学性能的影响,并采用吸水动力学法测定砂浆的孔结构参数(孔均匀系数、平均孔径、干表观密度),同时测定高温后砂浆的力学性能。结果表明:砂浆中掺入适量的Na2SO4、混凝土再生粉、锰渣或降低水灰比,均有利于提高砂浆的抗折强度,在早期较为显著,对后期的影响较小;适量的锰渣掺量有利于提高砂浆的抗压强度和耐高温性能; Na2SO4、混凝土再生粉、锰渣和水灰比都能在一定程度上改变砂浆的孔径分布,细化孔结构。因此,适量混凝土再生粉、锰渣、Na2SO4的掺入或降低水灰比,有利于提高砂浆的抗折/抗压强度和耐高温性能,细化砂浆孔结构。     

新疆北疆某供水渠道冻胀融沉变形性状分析

针对冻土区季节性输水渠道冻融破坏问题,选取新疆北疆某长距离供水渠道作为研究对象,开展冬季冻胀、春季融沉、通水期及停水后等四种工作状态下阴面渠坡的原位监测试验,研究分析一个完整运行周期内地层岩性为膨胀型沙质泥岩阴面渠坡法向及顺坡向变形性态,并对冻胀变形进行了数值模拟。结果表明:在冻胀期,渠坡顺坡向收缩变形0.3～6.0 mm,坡脚法向隆起变形97.9～115.6 mm;在融沉期,渠坡沿坡面向下滑移约10.0～30.0 mm,顺坡向变形较大的渠段其坡脚法向隆起变形呈增大趋势,最大隆起量为144.0 mm,顺坡向变形较小部位其坡脚法向变形呈沉陷状态,变形量约186.0 mm。通水前后,渠坡顺坡向变形增加约4.0 mm,坡脚法向已隆起部位变形量有所减少,坡脚法向沉陷部位变形增加68.4～80.8 mm。停水后,渠坡法向隆起或沉陷部位的变形不大,已发生衬砌板开裂或错台的部位的顺坡向变形进一步增加约8 mm。研究成果对该渠道工程维修提供了可靠的技术支持,具有一定参考价值。     

聚氨酯保温板在哈达山输水干渠中的应用研究

哈达山水利枢纽工程干渠采用聚氨酯保温板作为渠道衬砌的防冻材料。由于该干渠地处严寒地区,渠床多为强冻胀土,渠道沿线地下水位高,冻胀问题非常突出。为了确保输水干渠衬砌设计的科学、可行,以及输水干渠的长期安全运行,对此进行了渠道衬砌防冻胀试验。通过对不同厚度的保温板减少冻胀破坏的效果进行研究,可以有效地减少冻胀作用对渠道刚性衬砌材料的破坏,确保衬砌的稳定,保证渠道运行安全。说明采用聚氨酯保温板防冻方法技术可靠,经济合理,可以在水利工程中进一步推广应用。     

浅层地下水水化学特征与土体盐分相关性研究

为研究南通地区浅层地下水与土体盐分特征的相关性,采集了31件水样、220件土样,并收集了60组水质资料,分析了浅层地下水水化学特征和土体盐分特征。研究表明:浅层地下水自西向东,TDS逐渐增大,主要为咸水和盐水,水化学类型为Cl—Na型,TDS与各离子(K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-)的相关性高;土体盐分特征和地下水基本相似,自西向东逐渐增大,随着深度的加深也逐渐增大,盐渍土类型为氯盐渍土,以弱盐渍土为主,表明土体中的盐分主要来自于地下水;地下水的TDS和土体的总盐量、K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-的相关性都很高,为此建立多个关于TDS与土体盐分特征的线性预测模型,平均相关系数达0.839,平均预测准确率达到了88.93%,效果良好,从而可在不钻探成井的条件下,依靠采取的土样判断地下水的TDS,节省了钻探成井的费用。     

基于深季节冻土区抗冻技术研究与应用

针对深季节冻土区水利工程结构物冻胀破坏严重的问题,提出了冻胀破坏机理及稳定性模拟技术、膨胀土边坡破坏机理、改良及防护技术、输配水干渠工程不均匀冻胀破坏机理、水工抗冻混凝土冬期施工技术,以及新型防冻胀轻质混合土材料等,其技术研究成果在北部引嫩总干渠的建设中取得了较好的应用效果。