沙土孔隙内水分形态及分布

通过CCD结合显微镜实验观察研究了沙土孔隙内水分分布形态。通过研究分析认为,除了传统上认为沙土中水分有吸附水、结合水和容积水等形态之外,相对粗糙的骨架表面还存在表面毛细水。低含湿率时,孔隙内水分形态有吸附水、结合水、表面毛细水和液桥（容积水）;高含湿率时,孔隙中的水分并不是按孔隙均匀分布,而是出现大团水体中夹杂气团。对于气团中的孔隙,水分形态仍然有吸附水、结合水、表面毛细水和液桥。     

结合水对高岭土超固结特性的影响

为探究结合水对高岭土超固结特性的影响机制,设计了一种新的固结渗透装置,并结合核磁共振技术分析了结合水在高岭土超固结过程中的变化规律及对高岭土超固结特性的影响。孔隙中结合水含量的变化对高岭土超固结特性有较大的影响;当p<200 kPa时,高岭土有一部分结合水转化成自由水被排出,吸附在颗粒表面的结合水含量快速减少,固结系数近似呈线性变化;当p=200 kPa时,土体中的结合水出现明显改变,导致固结完成时间快;当p>200 kPa时,结合水含量随着压力的增大而缓慢减少,固结系数由线性增加变为缓慢增加。     

基于孔隙水赋存状态的非饱和土吸力量测分析

非饱和土中孔隙水在不同含水量条件下的赋存状态各异,孔隙水的赋存状态随着土体含水量的增加可分为结合水状态、毛细角边水状态和毛细水连通状态.由不同类型的孔隙水所引起吸力的机理各不相同,对应于孔隙水的3种赋存状态,吸力可分为吸附作用力、吸附—毛细作用力和毛细作用力.吸附作用力可通过等温吸附试验确定,其试验原理和试验结果均较为明确.毛细作用力的计算原理虽较为明确,由于参数取值的困难致使难以通过理论计算获得准确的结果,但可通过高进气值材料测量.分析认为高进气材料较为适合量测毛细作用力,对高进气值材料不恰当的使用是造成土水特征曲线在低含水量段迅速上扬的主要原因.吸附—毛细作用力尚难以通过理论计算或试验获得准确的结果,该吸力在数值上介于吸附作用力和毛细作用力之间.     

用热失重法确定水合粘土水分含量及存在形式

以蒙脱土为例,采用热失重法定性定量确定了水合粘土中结合水类型、界限及其相对含量,并与等温吸附法结果进行了对比.结果表明,用该方法得到的水合蒙脱土中各种水分的相对含量及总含水量与等温吸附实验结果相一致.热失重(25～250℃)分析结果表明,水合蒙脱土中水分子主要存在自由水、松散吸附结合水、紧密吸附水(强吸附结合水)三种状态,分别对应于25～75℃、75～120℃、120～230℃区间里的失水.从热失重(25～250℃)规律来看,仍存在两个明显的转折点p/ps=0.9、0.98,它们为粘土-水体系的两个特征湿度,前者为粘土表面强结合水与松散结合水(渗透结合水)之间的界限,后者为松散结合水与自由水之间的界限,验证了等温吸附法确定的两个特征湿度及对粘土表面结合水界限划分的正确性.     

水分含量对土壤导热系数的影响及机理

对土壤导热系数随含湿率的变化及其影响规律的研究是准确进行地源热泵系统设计和运行的基础和前提.文章利用Hotdisk热常数分析仪对不同含湿率的土壤导热系数进行了测量,研究分析了水分含量对土壤导热系数的影响及机理.结果表明:导热系数随含湿率增大而总体星增大趋势,但并非单调递增;含湿率增大时土壤体积呈降低一增大一降低一增大的变化趋势;不同含湿率时水分,呈不同形态,其对土壤颗粒的作用也不相同,从而导致土壤颗粒间距离发生变化,进而影响体积变化;水分形态、水分含量以及土壤颗粒间间距的变化均对土壤导热系数大小产生影响,这些因素综合决定土壤导热系数的变化趋势.     

气液界面上磺基甜菜碱两性表面活性剂分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了两性表面活性剂十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱在气-液界面的聚集结构,分析了影响液膜稳定性的因素。结果表明,界面生成能对界面膜的稳定有重要作用,增加表面活性剂在液膜上的浓度利于界面膜的稳定。通过表面活性剂头基与水分子之间的径向分布函数,可把表面活性剂周围的水分子分为3种类型:结合水、捕获水和自由水。其中表面活性剂通过氢键、静电作用等束缚结合水和捕获水的能力与液膜稳定性密切相关,模拟发现磺基甜菜碱对水分子具有强烈的结合作用,是泡沫稳定的重要影响因素。     

冻融条件下粉质黏土中吸附水和自由水动态变化规律

为了研究粉质黏土中吸附水和自由水在冻融时的动态变化特征,探索土体冻融过程中土水之间物理过程。采用新型分层核磁测量技术,开展了含水量（质量分数）分别为21.1%,16.8%和12.0%的粉质黏土在封闭条件下的冻融试验,并采用电子显微镜扫描了冻融后不同深度土体的微观结构。试验结果表明:随着土体冻结过程持续,不同深度土体中自由水和吸附水均减少,且冻结区和非冻结区的自由水相对减少量均大于吸附水相对减少量;土样融化时不同深度土体中自由水和吸附水均增加;此外冻融作用导致冻结区吸附水减少,自由水增加;而未冻结区的吸附水和自由水均减少;冻融后冻结区的孔隙数量和孔隙体积增加,而未冻结区孔隙数量和孔隙体积减小。冻结过程中土体吸附水和自由水动态变化差异与水分子作用势的不均匀空间分布有关;冻融前后土体吸附水和自由水的重分布是水分迁移和土体微观结构变化共同作用的结果。     

污泥结合水测量方法和水分分布特性

为了实现污泥高效脱水,对污泥水分分布特征与脱水性能变化的关系进行研究.分别利用热干燥法、抽滤法、压滤法、水活度法和膨胀计法测定同一市政污泥的结合水相对质量分数,通过分析比较测量数据和应用原理,总结出各种方法的优缺点和适用条件.基于膨胀计法对污泥水分能量状态进行了分析,构建了污泥水分分布特征曲线,并阐明污泥在不同水分质量分数时的机械脱水效果.研究表明：5种方法的结合水质量分数（结合水/干基）测量结果差异明显,其中抽滤法测量值最大为628%,水活度法测量值最小,只有34%;膨胀计法操作快捷、原始数据容易处理,优于其余4种测量方法.当污泥水分相对质量分数(全水分/干基)大于183%时,适当提高设备的脱水强度能够较好地改善脱水效果.     

城市生活垃圾热风干燥模拟实验研究

为了减少垃圾衍生燃料(RDF)合成工艺中的垃圾粉碎料的水分, 以厨余垃圾土豆块为主要对 象进行热风干燥模拟实验, 研究在不同热风温度、物料厚度、风速和空气湿度等条件下的物料干燥 特性.实验结果表明, 在热风干燥过程中, 风温为100 ～ 140 ℃时, 温度的升高能大大提高干燥速率, 但当风温大于140 ℃时, 干燥速率提高不大, 且随着土豆块厚度的减少、热风风速的增大以及空气 湿度的降低, 干燥速率变快, 物料的干燥时间随之减小.在生活垃圾的干燥过程中, 湿纸张、湿织物 及湿木块由于所含自由水较多, 完全干燥所需时间较短, 而土豆、豆芽由于结合水相对较多, 完全干 燥所需时间较长.即在相同条件下, 物料干燥的快慢取决于其所含自由水和结合水的比例.生活垃 圾干燥的前期主要去除自由水, 干燥速率较快, 约为0 .06 g/(g ·min), 后期主要去除结合水, 干燥 速率较慢, 仅为约0 .01 g/(g ·min).     

润湿织物透气性能研究

通过对润湿织物透气性的研究发现:机织物的透气量,随着含湿量的增大逐渐减小;针织物的透气量,随着含湿量的增大,先增大后下降,主要是因为润湿后水对针织物的表面状况和孔隙大小产生了较大的影响.同时,润湿后的机、针织物,透气量呈现不同的变化趋势.我们通过打样机织造出的织物对此现象做了进一步研究发现,织物中的孔径大小直接影响织物透气性随织物含湿量变化的曲线形态.     

陕西泾阳南塬黄土滑坡滑带土残余剪切强度特性

为探求陕西泾阳南塬高速远程黄土滑坡的复活机理,从大型黄土滑坡滑带采集原状黄土试样、古土壤试样(原状土),部分制备重塑试样(重塑土),进行不同体积含水率下的反复剪切试验,从而获得滑带土残余剪切强度指标与体积含水率、黏粒含量之间的关系。结果表明:原状土和重塑土的剪应力-位移曲线均为硬化型; 在不同的垂直压力下,原状土和重塑土的残余剪切强度差值变化较大; 当剪切强度达到峰值强度以后,随着剪切位移的继续增大,原状土和重塑土的残余剪切强度都有一定程度的损失,这种损失因垂直压力的不同而不同; 对同类土,通过反复剪切试验获得的内聚力和内摩擦角随体积含水率的增加而降低; 相关性分析表明,该区滑带土的黏粒含量较低,对残余剪切强度的内摩擦角影响很小,尤其是当天然体积含水率较低时,体积含水率的变化对残余剪切强度的影响远远大于黏粒含量的影响。     

部件复杂表面影响土壤扰动行为的离散元宏细观分析

通过分析毛管水形成液桥对土壤微观力学结构的影响,引入并行约束来表征土壤颗粒间液桥的黏性作用,建立了土壤颗粒接触非线性力学模型,并对波纹形复杂表面推土板前端土壤的动态扰动行为进行了离散元宏细观模拟。结果表明,离散元模拟不仅准确再现了实验分析中复杂表面结构对土壤动态扰动行为影响的研究结果,而且从土壤颗粒运动以及土块破碎等细观角度准确分析了触土部件复杂表面对土壤动态扰动行为的影响因素和机理。     

不同水肥耦合下棉花土壤氮素转化规律

应用气压过程分离(BaPS)方法研究了江西棉花在不同水肥耦合下的土壤总硝化、反硝化和呼吸速率.结果表明:不同水肥处理下土壤的化学成分含量明显不同,减少灌水有利于有机质、硝态氮、有效磷的形成,增加灌水则有利于铵态氮的形成,增加施氮肥有利于全氮、硝态氮、全钾的形成,土壤酸度减小;水处理对土壤铵态氮影响高度显著,对硝态氮、pH影响显著;肥处理对土壤全氮、硝态氮、铵态氮、pH影响高度显著,对全钾影响显著;水肥交互只对铵态氮影响高度显著;氮肥和一定范围内灌水的增加都有利于硝化和反硝化作用;最适合硝化细菌活动的土壤体积含水率范围为20%～30%;土壤温度和速效氮的含量是影响总硝化速率的2个主要因素.     

Investigation on adsorption and regeneration performances of multi-walled carbon nanotubes by supercritical water technique

In this paper,adsorption and regeneration characteristics of multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) used as adsorbent were investigated for the removal of 1,3-benzenediol (BDO) from water by the supercritical water (SCW) technique. FTIR,XPS,SEM and dispersion stability tests were used to characterize the structure and surface morphology of CNTs. The results showed that CNTs surfaces were slightly activated and strongly etched in supercritical water system. The adsorption capacity of SCW-treated CNTs was higher than that of raw CNTs. The adsorbed amounts for treated CNTs and raw CNTs samples at the same initial concentration of 60 mg/L were ca. 16.42 and 7.30 mg/g,respectively. The BDO adsorption of treated CNTs was due to the physical adsorption. The experimental data fit Freundlich isotherm model better than Langmuir one. The loaded adsorbent could be efficiently desorbed and regenerated by SCW technique. Therefore,SCW is a promising and environmentally friendly technique for the improvement of adsorption and regeneration of CNTs.     

不同石灰配合比对昔格达土性能的影响试验研究

针对攀西地区昔格达土结构颗粒分散、凝聚力小、抗剪强度低、遇水易膨胀软化等不利工程性质,在昔格达土中加入不同配合比的石灰,通过界限含水率试验、击实试验、三轴试验,探究对昔格达土的塑液限、最大干密度、最优含水率、抗剪强度指标的改性效果,并结合工程实际分析了该掺石灰高回填昔格达土边坡多年的使用状况。通过试验发现,随着掺灰量的增加,灰土的塑液限增大,塑限指标减小,最优含水率增大,最大干密度减小,凝聚力和内摩擦角先增加后减小。最后得出结论,石灰土抗剪强度最大值的灰土最佳配合比约为3：7。     

黄土路基回弹模量湿度预估及修正系数确定

为了研究黄土路基湿度与强度的变化规律,调研了大量路基湿度预估模型,结合黄土地区气候环境特征,确定FredlundXing模型作为黄土地区路基湿度预估模型;选取了16种土样做物性参数试验,结合预估模型,得到了黄土路基平衡湿度范围质量含水率为16%~19%,体积含水率为29%~35%;现场实测霍候一级公路、宁夏桃同高速公路以及晋阳高速公路路基平衡湿度,实测值与预估值之差为-1.4%~1.7%;在此基础上,选取7种代表性土样做最佳含水率及平衡湿度情况下的动态回弹模量试验,推荐了山西省黄土路基湿度修正系数,晋北地区修正系数为0.4~0.5,晋南地区为0.5~0.6.     

土体的充气阻渗试验

针对降雨诱发滑坡的作用机理,提出一种边坡充气截排水方法.考虑气压作用,进行一维土柱积水入渗试验,分别开展自然入渗和充气入渗2个过程的模拟,观测湿润锋面的推进过程,进行土柱不同深度容积含水量的实时监测.在考虑气压对容积含水量和湿润锋推进影响的基础上,建立充气阻渗效果的评价方法.试验结果表明：向土体中充气能够显著减缓湿润锋面的推进速度;在充气条件下,气压可以使土体维持一定的容积含水量梯度;对于试验模型,充气气压为10 kPa条件下,入渗20 min时,土壤入渗率约为自然入渗的1/2.     

冻结作用下非饱和黄土水分迁移试验研究

首先自制了冻结作用导致水分迁移的试验装置,采用未设置格栅试验装置得到了液态水和气态水混合迁移结果,采用设置格栅试验装置得到了阻断液态水迁移通道情况下水分迁移结果.试验结果表明,土样密度、含水量、时间对冻结作用导致的水分迁移进程均有影响.冻结过程冻结锋面的推进使冻结区域含水量明显增大,未冻结区域含水量明显减小,冻结锋面处含水量增加最大.相对于未冻结区域水分迁移进程,水分向冻结锋面的迁移是比较缓慢的.干密度较小土样冻结区域含水量增加值小于干密度较大土样,干密度大,冻结锋面处的含水量增量相对较少.初始含水量越大,冻结锋面土体含水量增加值越大,并形成冰层.随着时间增加,冻结锋面处的含水量增加,但后期含水量随时间的增加值明显小于前期,在冻结锋面冰层形成初期,未冻结区域水分向冻结锋面迁移量大,冰层形成以后水分迁移量小.当土样初始含水量比较小时,设置格栅阻断液态水通道对冻结作用导致的水分迁移进程影响不大,向冻结锋面迁移水量主要来源于气态水迁移.当土样初始含水量比较大时,和混合迁移试验结果相比较,设置格栅阻断液态水迁移通道后向冻结锋面迁移水量明显减小.