测定模拟月壤物理和力学性质的室内试验方法研究

模拟月壤的物理和力学性质是月球科学研究的重要内容,但是由于模拟月壤具有含水率低、孔隙比大的特性,不易采用一般的室内土工试验方法进行测定。通过改进制样方法,即通过环刀和击实后试样高度严格控制模拟月壤试样的质量和密实度,得到了测定模拟月壤物理和力学性质较为准确的室内试验方法,并探讨了模拟月壤的抗剪强度指标与密实度和粒径的关系以及模拟月壤的含水率对其抗剪强度的影响。试验结果表明:模拟月壤的天然密度与粒径大小有关,其抗剪强度指标与密实度和粒径大小有关。该试验方法具有操作简单、准确性好、成本低的优点,也适用于其他与模拟月壤类似的低含水率、高孔隙比土样的物理和力学性质的室内测定。     

桩周土体物理力学性质对滑坡抗滑桩桩间距的影响

抗滑桩加固是滑坡防治的主要工程措施之一,桩周土体物理力学性质对桩-土相互作用有较大影响,进而影响抗滑桩桩间距的确定。基于抗滑桩最小桩间距的计算方法,通过解析法分析了桩周土体物理力学性质对土拱强度条件和桩-土相互作用平衡条件的影响,并利用数值模拟方法研究了桩周土体物理力学性质改变后对抗滑桩桩后滑坡推力分布形式的影响;针对部分渣土边坡中土体物理力学性质较差导致抗滑桩桩间距较小的问题,提出了渣土边坡堆积过程中在抗滑桩设桩处周围填筑改良土体的方法来优化抗滑桩的最小桩间距,并对填筑土体类型、填筑范围和填筑深度进行了研究;讨论了桩周土体物理力学性质对抗滑桩最大桩间距的影响,并将其影响结果与桩周土体物理力学性质对抗滑桩最小桩间距的影响结果进行对比,分析了桩周土体物理力学性质对抗滑桩最小和最大两种桩间距影响效果不同的原因。以深圳某渣土边坡为例验证了在桩周填筑改良土体优化抗滑桩最小桩间距的方法,结果表明该方法在不增加施工成本和施工难度的基础上优化了抗滑桩的最小桩间距,可达到节省渣土边坡治理成本的目的。     

红黏土物理力学性质与声波波速关系的初步研究

声波波速测试作为一种快速、简便、无损的检测方法,在岩土、地质工程中已被广泛运用。采用WSD-2数字声波仪对贵阳市金阳区某建筑楼盘的红黏土土样在不同的含水率、孔隙比、砂土配合比击实条件下的声波波速进行测定,分析了不同物理力学状态下的红黏土声波波速的变化规律。结果表明:红黏土原状土样的声波波速与其含水率呈"U"型关系,而随其孔隙比的增大而减小;击实红黏土重塑土样的声波波速随其含水率的增大呈先增大后减小的二次函数关系,而与其干密度大致呈正相关的关系。该研究结果验证了通过红黏土的声波波速来反算其物理力学性质指标值的可行性,为进一步开展理论研究和生产实践提供了试验依据。     

EPS轻量土的力学性质试验研究

在分析轻量土的抗剪机理的基础上,通过固结不排水三轴压缩试验,研究了轻量土的应力-应变变化规律以及水泥掺入比对其变形模量的影响,得到了EPS轻量土的破坏准则和抗剪强度特性.     

辽东湾东岸海冰物理力学性质的基本特性

海冰物理力学性质研究对涉海经济活动的防冰抗冰有着重要意义。本文基于辽东湾东岸将军石港附近海域的海冰现场观测与力学性能测试,采用控制变量与统计的研究方法,分析了该海域海冰物理性质与力学性质。研究发现,冰面下10 cm位置时的海冰平均温度为-6.98℃、平均盐度为11.8、海冰密度平均值为0.892 g/cm³;冰层24 cm以上表现为粒状冰特征,24 cm以下呈现柱状冰特征。力学性质研究表明,海冰温度对粒状冰过渡区的压缩强度较为敏感,粒状冰压缩强度对加载方向不敏感,粒状冰压缩强度明显高于柱状冰;对于弯曲强度,随着应力速率的增大,弯曲强度为先增大、后减小的趋势;随着海冰温度的降低,弯曲强度峰值对应的加载速率逐渐减小;粒状冰垂直加载的弯曲强度明显高于水平加载。在此基础上,给出卤水体积分数与海冰力学强度的关系图,得出海冰力学强度随卤水体积分数的演变规律。本文工作可为辽东湾东岸海域海洋工程结构的防冰抗冰提供重要支撑。     

赣南凝灰岩残积土物理力学与应力-应变特性研究

凝灰岩残积土广泛分布于赣南一带,研究其工程特性对当地工程建设以及地质灾害的防治具有重要意义。在赣南地区采取典型的凝灰岩残积土原状样和重塑样,进行了基本的物理力学性质试验以及三轴固结不排水剪切试验,对其基本物理力学性质、抗剪强度特性以及结构等方面的工程特性进行了研究。试验结果表明:凝灰岩残积土依据其塑性指数和颗分曲线,可定名为粉质黏土,其孔隙比为0.91,土体渗透系数为2.25×10-7 m/s,渗透能力较差;凝灰岩残积土原状样的抗剪强度参数为c=14kPa、φ=15.63°,c′=7.83、φ′=28°,重塑样的抗剪强度参数为c=11.99kPa、φ=22.6°,c′=5.08、φ′=30.58°;凝灰岩残积土原状样的总内聚力、有效内聚力均略大于重塑样,而原状样的总内摩擦角、有效内摩擦角均略小于重塑样。     

标贯试验N值与土体物理力学参数的相关性分析

以武汉某地铁工程为例,通过标贯试验和室内土工试验,对地基土标贯试验指标N值与土体部分物理力学参数的相关关系进行了研究,并给出了线性拟合关系式及其相关系数。结果表明:一般性黏土和老黏土的压缩模量、内聚力及内摩擦角,砂土的变形模量、承载力、内摩擦角、剪切波速及动弹模量都与标贯击数N值成正比关系;对于不同的地层类型,其拟合精度也有所区别,而对于该工程地基土,砂土的预测精度普遍高于黏土的预测精度。     

力学载荷条件下 EB-PVD 热障涂层损伤行为研究

目的研究力学载荷条件下EB-PVD热障涂层的损伤行为。方法采用电子束物理气相沉积工艺(EB-PVD)制备热障涂层(TBCs),利用SEM和体式显微镜对力学性能试验后带涂层试样的断口特征、裂纹形貌和金相组织进行观察,分析热障涂层在拉伸、持久和旋转弯曲疲劳等典型力学载荷条件下的损伤行为。结果在室温拉伸条件下,陶瓷层内先出现垂直于应力轴、沿柱状晶簇扩展的平行环状周向微裂纹,随着拉伸塑变量的增加,局部区域裂纹贯穿粘结层并进入合金基体;900℃高温拉伸条件下裂纹也产生于陶瓷层,但裂纹均钝化于粘结层与陶瓷层的界面,并穿透粘结层。在持久条件下,试样在弹性变形阶段涂层即发生开裂,随后沿着陶瓷层柱状晶簇间扩展,但未扩展至粘结层;在高温高周疲劳条件下,裂纹首先出现在粘结层,随后向基体逐渐扩展,扩展深度较浅,而基体疲劳裂纹在粘结层裂纹末端萌生并倾斜滑移扩展。结论提高粘结层韧性、减少粘结层中裂纹萌生和向基体扩展,是热障涂层材料和工艺优化的有效途径。     

初中物理力学开放性试题的设计方法

在初中物理教学中,学生对于开放性的题目存在着明显的畏惧心理,对于这种类型题目的解答方法也存在着很大的困惑。这是因为学生在长期的机械重复练习以及固化封闭题型的训练之下,其思维模式也变得比较封闭,对开放性试题的探究意识大大减弱,所以,在面对这些试题时感觉无所适从。在高效课堂的背景下,教师必须要强化开放性试题的设计,并将其运用到教学实践中。     

粉煤灰砌块的物理力学性能试验研究

粉煤灰是火力发电厂在生产中所排出的废弃物,粉煤灰的露天堆放一方面形成新的固体污染源,同时还要侵占大量的空地。因此,如何综合利用粉煤灰、研制开发新型建筑材料、保护自然环境、降低污染、实现经济的可持续性发展已成为当务之急。用粉煤灰砌块代替黏土砖不仅可以解决处理大量废弃物的困难,又可以取得廉价的墙体材料。试验证明,粉煤灰砌块的物理力学性能较混凝土砌块有明显改善,能达到墙体材料的要求。由于粉煤灰空心砌块的迅速发展,对它的物理力学性能研究逐渐被人们重视,是目前能够替代黏土砖的新型墙体材料。     

交替冻融对东北地区典型土壤氮磷浓度的影响

研究了交替冻融对东北地区黑土、暗棕壤和水稻土中的全氮、有效氮、全磷和有效磷的影响。结果表明,经过15次交替冻融后,三种类型土壤的全氮浓度均未发生明显变化,说明在交替冻融过程中,硝化与反硝化共同作用并不明显。由于冻融作用增强土壤释水性和水分渗透性,经15次交替冻融后,黑土、暗棕壤和水稻土的有效氮浓度均有所升高,以水稻土最显著,上升了31.25%。三种土壤全磷浓度均在初次冻融后大幅增高,总体呈升高趋势,分析原因主要是冻融作用破坏了土壤团聚体,增加了与消化液反应的机会。经15次交替冻融后,黑土和水稻土的有效磷浓度分别上升17.72%和56.16%,暗棕壤的有效磷浓度下降35.19%,这说明交替冻融过程中土壤有效磷的变化不但取决于土壤的C/P,还受土地利用类型的影响,林地的有效磷浓度可能由于发生磷的净固定而降低。     

极端干湿循环作用下饱和泥浆红黏土的干缩裂隙发育特征

云贵高原红黏土常经历极端干湿循环过程,为研究极端干湿循环作用对红黏土干缩裂隙发育规律的影响,以昆明呈贡地区红黏土饱和泥浆样为研究对象,在室内进行5次干湿循环试验,通过监测红黏土质量和表面干缩裂隙的形成及其演化过程,分析了极端干湿循环作用对红黏土水分蒸发、干缩裂隙的形成及其演化、表面干缩裂隙网络结构形态的影响.结果 表明...     

武汉第四纪网纹红土的稀土元素特征及其物源指示意义

对武汉地区第四纪中更新世王家店组(Qp2w)网纹红土采用ICP-MS进行了稀土元素质量分数测定,分析了稀土元素组成与分馏特征,并与渭南黄土和长江沉积物进行了对比。分析表明,Qp2w网纹红土的REE含量除了受沉积物粒度控制之外,还受风化淋溶作用控制。Qp2w网纹红土的Eu负异常,与渭南黄土相比未出现明显的再分馏;Ce异常出现分层现象,分馏复杂;轻重稀土元素分馏比渭南黄土略弱,比长江沉积物弱得多;轻稀土元素分馏比渭南黄土和长江沉积物显著;重稀土元素分馏较渭南黄土和长江沉积物要弱。总体上,Qp2w网纹红土稀土配分模式与渭南黄土更相似。通过物源计算,总结出Qp2w网纹红土具有风积成因的特点,这表明其有可能是黄土高原黄土朝南或东南方向的延伸。     

南方红壤区不同经济林地土壤理化特征和酶活性的对比研究

基于中国南方红壤区马尾松、桉树、蜜柚三种不同经济林地,测试土壤有机碳、活性有机碳、全氮、碱性氮、全磷、速效磷、C/N比值、土壤酶活性等参数,综合分析不同经济林地土壤理化指标和酶活性的特征差异。结果表明,马尾松林地的有机碳、活性有机碳含量和C/N比值明显高于桉树和蜜柚林地,而全氮、碱性氮、全磷和速效磷等含量在三个林地之间的差异则没有规律。这说明马尾松林地土壤有持续的新有机质补充,而桉树和蜜柚林地土壤有机质存量在逐渐消耗,滞留在土壤中的复合肥又显著改变了林地土壤的氮磷含量比例;桉树和蜜柚林地土壤酶活性明显低于基本处于无常规人工管理的马尾松林地,说明高强度的人工土地开发已显著影响了桉树和蜜柚林地的土壤肥力及土壤微生物总活性。     

放射性核素在饱和浙江红粘土中的迁移

用分层土柱法研究放射性核素在浙江红粘土介质中的迁移规律.通过为期28d的饱和土柱动态吸附-解吸实验,测定了¹³⁷Cs、⁸⁵Sr、⁶⁰Co、¹⁴⁴Ce、¹⁵⁵Eu和²³⁷Np 6种放射性核素在浙江红粘土样品中的垂直剖面浓度分布及其迁移速度.为便于根据实际场址的入渗水通量确定这些核素的滞留因子,进行了氚弥散实验,测定了土壤有效孔隙率和土壤中水运移速度.根据土柱装填密度、有效孔隙率和土壤中水运移速度,计算出上述核素在红粘土中的吸附分配系数和滞留因子.结果表明:浙江红粘土对¹³⁷Cs、⁸⁵Sr、⁶⁰Co、¹⁴⁴Ce、¹⁵⁵Eu和²³⁷Np 6种核素均有较大的吸附分配系数和滞留因子;对¹³⁷Cs的吸附分配系数和滞留因子分别为2388ml·g^-1和7732,对⁸⁵Sr的吸附分配系数和滞留因子分别为1432ml·g^-1和4645.     

237Np在饱和浙江红粘土中迁移参数的优化

依据放射性核素237 Np在浙江红土饱和土柱中浓度分布,采用单纯形优化算法对237 Np在饱和浙江红粘土中的迁移参数进行了优化,得到的目标函数χ2为0.45,而用实验测得的迁移参数计算得到的目标函数χ2为0.75。结果表明:迁移参数的优化结果与实验测量结果有很好的一致性,可直接依据核素浓度分布采用优化方法确定核素迁移参数。     

改性粘土去除赤潮生物及其对养殖生物的影响

研究了阳离子表面活性剂(HDTMA)对东海原甲藻的去除效果及其对日本对虾幼体的急性毒性作用,并利用该表面活性剂对天然粘土进行了有机改性.实验发现,HDTMA对东海原甲藻有较强的灭杀效果,添加粘土能显著降低HDTMA对对虾幼体的毒性效应.室内模拟实验表明,有机改性土用量为0.03g/L时对东海原甲藻的去除率为100%;对赤潮异弯藻有效抑制时的有机改性土用量为0.09g/L.同时结果显示,在有效去除东海原甲藻和赤潮异弯藻的剂量下,有机改性土对水体中的对虾幼体的存活没有明显影响,存活率为100%.在室内实验的基础上,于2003年4～5月在我国东海海域赤潮多发区进行了船基围隔试验,比较了各种粘土的除藻效果.初步结果表明,与未经处理的原土相比较,无机改性土复合体系和有机改性土都能有效地去除东海原甲藻赤潮.     

淹水厌氧条件下腐殖酸对红壤中铁异化还原过程的影响

采用室内培养实验,观测淹水厌氧条件下分别添加及共同添加葡萄糖和不同制备来源的腐殖酸,对红壤中铁的异化还原作用的影响.结果表明,红壤单独培养条件下,Fe(Ⅱ)浓度培养前后没有发生变化.添加葡萄糖促进了铁的异化还原,培养至12 d其Fe(Ⅱ)浓度为培养前的25倍.腐殖酸不能作为电子供体促进铁的异化还原,单独添加时红壤中Fe(Ⅱ)浓度没有发生变化,而同时添加葡萄糖情况下,培养前期促进而后期减弱铁的异化还原,其Fe(Ⅱ)浓度增幅仅为单独添加葡萄糖处理的35%.腐殖酸的浓度对红壤中铁的异化还原作用有影响,浓度为2.00 g/kg时培养前期促进而后期减弱铁的异化还原,低浓度时（0.20和0.02 g/kg）影响很小.不同制备来源的腐殖酸对红壤中铁异化还原过程的影响不同.培养前期,从山西大同风化煤(HAs)、河南巩县褐煤(HAh)和云南昆明滇池底泥(HAk)中提取的腐殖酸都促进了红壤中铁的异化还原;培养后期,HAk依然发挥促进作用,其Fe(Ⅱ)浓度始终高于G处理,而添加HAs和HAh的处理培养至7 d Fe(Ⅱ)仅为单独添加葡萄糖处理的14%和25%,减弱了铁的异化还原.     

土壤中残留毒死蜱的作物效应

应用盆栽实验和室内分析方法,研究了红壤中残留毒死蜱农药对小麦、油菜苗生长及其对农药吸收的影响.结果表明,红壤中残留毒死蜱初始浓度为1～10μg/g,20d后,小麦苗地上部吸收的浓度可达0.257～4.50μg/g,油菜苗地上部吸收浓度可达到0.249～2.02μg/g;红壤中残留毒死蜱浓度低于10μg/g,对小麦苗地上部鲜重没有显著影响,低于5μg/g,对油菜苗地上部鲜重没有显著影响;残留毒死蜱在油菜苗根际的降解比非根际快1.4～4.2倍;油菜苗根际土细菌、真菌数量分别是非根际土的3.18倍、1.84倍,而放线菌数量差异不大;根际土比非根际土pH值低约0.19～0.23.     

不同施肥处理对红壤丘陵区水稻土养分状况的影响

研究依托千烟洲生态站,利用1998年建立的红壤稻田长期定位施肥试验,研究不同施肥处理对水稻土土壤碳及养分的影响。结果表明:①施用有机肥有利于提高土壤碳、 氮、 磷含量,土壤总有机碳(SOC)含量达到16.8 g·kg^-1,全氮(TN)含量达到1.5 g·kg^-1,速效氮(AN)含量达到153.8 mg·kg^-1,速效磷(AP)含量达到43.3 mg·kg^-1,而土壤速效钾(AK)含量仅达到23.0 mg·kg^-1,低于施用化肥的各个处理;②施用氮、 磷、 钾肥减缓了红壤水稻土酸化趋势,显著增加土壤AP(12.3~47.1 mg·kg^-1)、 AK(22.3~54.5 mg·kg^-1)含量;③秸秆还田可以提高稻田红壤SOC(10.8 g·kg^-1)、 TN(1.1 g·kg^-1)含量。因此,建议在红壤稻田施入适量有机肥,提倡秸秆还田,提高土壤碳含量,同时配合施用钾肥,满足作物对养分的需求;化肥、 有机肥施用量需要考虑其对水体氮、 磷污染的潜在风险。