MgSO4硅粉改良固化淤泥的渗透性能及孔隙特征

【目的】为改善碱渣固化淤泥在MgSO₄侵蚀环境中抗渗性差问题,【方法】利用纳米硅粉改良固化淤泥,研究硅粉掺量和浸泡时间对固化淤泥渗透性能和孔隙特征的影响,开展标准养护和MgSO₄溶液浸泡后固化淤泥的变水头渗透试验和核磁共振(NMR)试验研究。【结果】结果显示：在标准养护7 d时,纳米硅粉使试样渗透系数减小;在MgSO₄侵蚀环境中,当纳米硅粉掺量为1%～2%时试样渗透系数最小;固化淤泥T₂图谱为双峰型,较大孔隙对应次峰峰值随浸泡时间的增加而增大,添加适量纳米硅粉试样次峰峰值减小且T₂曲线略向左偏移,中大孔累积占比和孔径都有所减小。微观参数nD₅₀²与渗透系数具有强相关性,将修正后孔隙比应用于太沙基渗透公式所得渗透系数接近实测值。【结论】结果表明：当纳米硅粉掺量为1%～2%时有助于固化淤泥结构保持密实状态,从而提高MgSO₄侵蚀环境下固化淤泥的抗渗性,nD₅₀²可以反映固化...     

干湿循环与持续轴压荷载对水泥砂浆耐硫酸盐侵蚀性能的影响

为分析持续轴压荷载和干湿循环对水泥砂浆耐硫酸盐侵蚀性能的影响,通过宏-微观试验,对比不同工况下砂浆的表观现象、质量、膨胀率、强度的劣化特性并探究其侵蚀机理。结果表明：持续轴压荷载和干湿循环均显著加剧砂浆劣化,且应力越大影响越大;应力比0.4工况的砂浆线膨胀率最高增长0.67%,其抗压强度最大损失40.72%;干湿循环工况的砂浆线膨胀率最高增长0.43%,其抗压强度最大损失29.63%;较低持续轴压荷载前期减缓硫酸盐侵蚀而后期加剧,较高持续轴压荷载直接增多砂浆内部缺陷,加剧化学侵蚀,导致宏观性能大幅下降;干湿循环作用下硫酸盐结晶与钙矾石、石膏等腐蚀产物共同导致砂浆微观结构劣化和缺陷扩展,持续轴压荷载不改变硫酸盐的侵蚀机理,但显著影响侵蚀进程;二项式函数能够较好的描述砂浆硫酸盐抗压强度的劣化规律。研究成果可以为水工结构的耐久性评价与保护层设计提供指导和支撑。     

基于无人机技术的重力侵蚀影响因素研究

黄土高原地区重力侵蚀发生频率高、随机性强,一直是水土流失研究的难点和治理的薄弱环节。为探索无人机遥感技术用于快速、准确监测黄土丘陵沟壑区重力侵蚀的可行性,采用大疆无人机航拍影像资料和面向对象的多尺度分割、融合技术,提取辛店沟流域2017年7月26日暴雨引发的重力侵蚀特征数据,结果表明:共发生重力侵蚀95处、面积为0.3 hm~2,结合人工实地调查验证,重力侵蚀发生数量的提取精度为89.53%;采用基于无人机遥感技术和面向对象的多尺度分割与融合技术,构建重力侵蚀信息快速提取方法,可为黄土丘陵沟壑区重力侵蚀监测、研究与治理提供技术支持。对辛店沟流域重力侵蚀分布与高程、坡度、坡向、地表曲率的关系进行了分析,结果表明:地形曲率越接近0重力侵蚀越不易发生,重力侵蚀主要分布在坡度大于20°的区域,主要分布高程为950～1 050 m,主要分布方向为东、东南、南3个方向。     

黄河河口演变与流路稳定关键技术研究

黄河河口清水沟流路清8汊河已进入流路自然演变的末期。为此,界定了出汊、改道、流路稳定及黄河河口稳定的内涵,系统分析了近期黄河河口水沙及流路、海岸的新变化,通过试验研究了尾闾河道出汊机制,综合提出出汊阈值、触发条件以及黄河河口流路稳定综合判别指标。在此基础上,预判了清水沟清8汊河的稳定性,提出近期流路安排应优先考虑北汊河。     

软土中异形地连墙成槽失稳机理研究

随着地下连续墙施工技术发展,“L”形地连墙作为一种常见的异形地连墙被广泛应用于封闭地下围护结构设计施工中。由于成槽过程中,槽段及周边土体的应力变化复杂,“L”形地连墙的稳定性低于常规矩形地连墙。基于上限分析法,对“L”形地连墙成槽施工过程中的稳定性进行研究,提出“L”形地连墙稳定三维机动场模型,计算得出槽壁安全系数,揭示了异形地连墙槽壁失稳机理,并通过参数计算分析地连墙几何形状以及土体性质对槽壁稳定性的影响。对某地连墙工程进行计算,计算结果与现场超声波检测相吻合。研究结果可为异形地连墙的设计施工提供参考和理论依据。     

降雨条件下不同土壤类型的坡面径流侵蚀产沙试验研究

利用人工模拟降雨试验,研究我国最具代表的4种侵蚀性土壤,即红壤、紫色土、黑土和黄土,降雨雨强和坡度对坡面径流侵蚀产沙的影响以及坡面径流与侵蚀产沙的相关性,结果表明,4种土壤的坡面平均产沙强度均随降雨雨强和坡度的增大而增大,其抗侵蚀能力大小依次为紫色土、红壤、黑土和黄土;对人工模拟降雨试验坡面平均产沙强度进行二因素方差分析,计算所得的P值均小于0.05,说明降雨雨强和坡度对坡面侵蚀产沙强度的影响显著;分析4种土壤坡面侵蚀产沙与径流的关系,得出坡面产沙强度随径流强度的增大而增大,且两者之间存在较好的幂函数关系。     

酸碱影响下砂岩流变参数识别方法及敏感度

根据长期暴露在自然环境中的砂质岩体易遭受水及可溶离子化学侵蚀作用的事实,通过对相同浓度不同pH值CaCl₂试剂浸泡处理过的砂岩试件进行三轴剪切试验,根据试验结果选取符合试验规律的二阶简化广义Kelvin流变模型,按照定泊松比假设将其变形为三项应力状态。基于搜索模式的最小二乘方法（LSMPS）获取模型参数最优解,以均方根误差评价模型对各参数变化的敏感性程度。采用延迟时间评价砂岩在不同化学环境中达到稳定蠕变过程所需时间。通过搜索模式识别的模型参数能够使模型计算值与加载试验获得的实测值比较接近,表明该模型及其参数识别方法在确定受化学因素干扰下的砂岩流变特征比较适用。     

红壤坡面侵蚀发生的临界条件

采用可移动式降雨侵蚀槽进行放水冲刷试验,研究了红壤坡面侵蚀产沙强度与坡面径流能耗的关系,并分析得到土壤侵蚀发生的临界平均径流能耗值.研究结果表明:运用能量守恒原理得出坡面径流能耗,在4种不同坡度条件下,径流能耗越大,坡面产沙强度也越大;在径流能耗相同的情况下,坡度越大,产沙强度越大;建立坡面产沙强度(Dr)与径流能耗(△E)之间的关系,两者存在良好的线性关系:Dr=2.842 5△E-15.172,可用此进行坡面产沙强度的估算;土壤侵蚀发生存在有一定的临界径流能耗,在试验研究的范围内,可得到红壤坡面侵蚀发生临界平均径流能耗为5.34J/min.     

MgSO_4侵蚀条件下水泥浆体相组成及Al相转变

研究了水化7d的水泥浆体在5%浓度的MgSO_4溶液中侵蚀不同时间(7d、28d、90d、180d)以及不同浓度MgSO_4(0%、5%、10%、15%)对水化3d水泥浆体的水化产物相组成、含Al相产物迁移与转变的影响规律。XRD与27 AlNMR测试结果表明:5%浓度的MgSO_4侵蚀水泥浆体180d,浆体中CaSO4·2H2O和AFt含量显著增加,C—(A)—S—H中的Al[4]、AFm中的Al[6]以及TAH向AFt中的Al[6]转变,导致试件膨胀破坏。MgSO_4侵蚀前期形成的Mg(OH)2层可抑制C—(A)—S—H中的Al[4]、TAH和AFm向AFt转变,随着侵蚀龄期延长Mg(OH)_2层破坏,SO_4~(2-)的扩散速率增大,AFt生成量显著增加。MgSO_4侵蚀早期促进Al 3+进入C—S—H形成C—(A)—S—H,随着侵蚀龄期延长,C—(A)—S—H发生脱铝作用,Al[4]大量迁移转变为AFt中的Al[6]。MgSO_4浓度增大,其对C—(A)—S—H的脱铝作用增强,AFt的生成量显著增加。     

Application of image analysis based on SEM and chemical mapping on PC mortars under sulfate attack

The degradation mechanisms of cementitious materials exposed to sulfate solutions have been controversial, despite considerable research. In this paper, two methodologies of image analysis based on scanning electron microscope and chemical mapping are used to analyse Portland cement mortars exposed to sodium sulfate solution. The effects of sulfate concentration in solution and water to cement ratio of mortar, which are considered as the most sensitive factors to sulfate attack, are investigated respectively by comparing the macro expansion with microstructure analysis. It is found that the sulfate concentration in pore solution, expressed as sulfate content in C-S-H, plays a critical role on the supersaturation with respect to ettringite and so on the expansion force generated.