甘肃黑方台灌溉与地下水位响应规律分析

黑方台位于我国甘肃省,由于常年灌溉使得地下水非常丰富,在台塬边诱发了大量的黄土滑坡。为了解黑方台地下水位与台塬灌溉的响应规律,在黑方台台塬中部和台塬边钻孔埋设水位计,监测地下水的变化情况,将地下水位与对应的灌溉数据进行相关性分析。通过近3年的监测,并结合台塬其他地区水位数据进行验证发现,地下水与灌溉具有很好的相关性,地下水相对于灌溉具有133 d的滞后期,台塬渗透速率为1. 3×10~(-4)cm/s,这与黄土中值粒径、黄土厚度和灌溉量差异有关。     

双向动荷载下振动频率对黄土动力特性的影响

采用TYS-20型电脑控制电液伺服土动三轴试验机对Q3黄土试样进行了一系列的动三轴试验,探究了双向循环荷载作用下振动频率对黄土动力特性的影响。动强度试验结果表明:当振动频率在0.2~3 Hz范围内变化时,黄土的动强度随振动频率f的增大而增大;对动强度与振动频率的关系在双对数坐标系上进行拟合发现:相同破坏振次下,两者近乎呈直线关系;在破坏振次分别为10,20,30次条件下,频率0.2,1 Hz相比3 Hz得到的动强度相对降低值最大可达到61.9%,最小为11.9%,且围压越小,降低程度越明显。动模量试验结果表明:动剪切模量随动剪切应变的增大而先增大后减小,在衰减过程中,频率越大衰减越缓慢,同一动剪切应变对应的动剪切模量也越大;在相位差为0°条件下,振动频率越小动剪切应变发展越快,侧向循环应力幅值的增大减慢了土体动剪应变的发展速度,在一定范围内侧向循环应力幅值越大越有利于土体稳定。     

突发型黄土滑坡的临界水位研究——以甘肃黑方台黄土滑坡为例

甘肃省黑方台黄土滑坡的现场调查表明,地下水位的上升会导致突发型黄土滑坡发生;典型滑坡水位和变形的同步监测,证实地下水位上升到一定限度后会引起滑坡的变形破坏。为进一步揭示水位对土体破坏的影响,采用三轴常偏应力排水剪试验研究了孔隙水压力逐级增加过程中土体的破坏过程。结果表明,孔隙水压力达到轴向应力26%时会引起土体变形的突然增长并破坏,对应了黑方台地下水位占黄土厚度比例为0.4时会引起坡体失稳,并通过现场调查滑坡水位和黄土厚度验证了试验结果。结合试验和调查,以水位比例建立了这类滑坡的判识方法。     

基于高精度μCT扫描的重塑黄土试样均匀性分析

研究重塑黄土试样实验室内的制备效果,为工程活动提供准确的指标参数。以压实与击实2种制样方法所制备的三轴重塑黄土试样为对象,通过高精度μCT扫描试验,借助VG Studio MAX2.2图像处理软件,实现了土样微结构的三维重建,量化分析试样结构、孔隙三维信息以及孔隙分布情况,并通过三轴剪切试验简要分析了孔隙均匀性和围压对极限强度的影响。结果表明:①分层压实易造成重塑样内部结构的严重破坏,而不同工序下的分层击实试样孔隙分布极不均匀;一次压实试样较击实试样体积主频率孔径降低了40 μm,且不同区域的孔隙率差值＜3%。②土体内孔隙率分布差距越大,其极限强度越小。重塑样孔隙空间分布影响测得的黄土特性,故宜采用一次压实法制重备塑黄土样。     

云南岩溶区降水变化的气候特征

岩溶区面临严峻的水资源形势,为解释云南省岩溶区近60年来降水的历史变化特征并服务现今的水资源管理,以云南省5个岩溶片区1959-2017年的逐日降水量数据为基础,采用线性倾向估计法和Mann-Kendall非秩次检验法,系统性研究了云南岩溶区降水变化特征。结果表明:自1959年以来,云南省5个岩溶片区的降水量均呈现出减少的趋势,其中滇中和滇东南的减少最为明显,但均未达到0. 05的显著性水平;云南岩溶区降水日数均呈现出减少的倾向,其中滇西、滇中、滇东南片区的减少趋势达到0. 05置信水平,其余区域不明显;小降水级别的降水量在云南岩溶区呈减少态势,而大降水级别的降水量则有所增加; 5个岩溶区多年平均最长干旱时间的变化存在较大的区域差异,其中滇西北、滇西、滇东北和滇东南片区的最长持续干旱时间均有所增加,而滇中则呈现为减少趋势;云南5个岩溶片区的平均最长持续降水时间均呈现出减少趋势,其中滇东北片区的减少趋势变化显著。降水的这些变化趋势给岩溶区水资源利用与生态环境保护提出了新的挑战。     

非饱和重塑Q_2和Q_3黄土的渗水特性研究

随着西北大开发战略的实施,工程中涉及的Q2黄土及其重塑土日益增多。为了研究非饱和重塑Q2黄土的渗透特性及其和Q3黄土渗透特性的差异,对重塑Q2和Q3黄土分别做了4个干密度的水平土柱入渗试验;采用MP-406水分计及数据采集系统量测不同断面处体积含水率随时间的变化情况。实验研究结果表明:相同干密度的重塑Q2和Q3黄土渗水特性存在较大差异。在相同饱和度情况下,重塑Q3黄土扩散率大于重塑Q2黄土,并且随着饱和度的增大这种差异逐渐减小。不管是重塑Q2黄土还是Q3黄土,饱和度达到0.6左右时,扩散率近似由两条直线段组成;对于重塑Q3黄土,当饱和度低于0.6时,干密度的不同对扩散率影响不大;当饱和度高于0.6时,扩散率存在较大差异;但对于重塑Q2黄土,此规律不明显。     

基于PFC2D的黄土轴向压裂试验细观参数敏感性分析

黄土的低抗拉能力是黄土地区工程建设中病害频发的重要原因。采用离散元程序PFC2D对黄土轴向压裂试验进行数值模拟,通过控制变量法改变单个细观参数取值,分析其对黄土抗拉特性的影响,并结合正交试验,对各细观参数进行了敏感性分析。结果表明：黄土的抗拉强度与黏结刚度比■呈对数递减关系,与黏结强度■、半径乘子■呈线性递增关系;黄土的抗拉刚度与黏结刚度比呈对数递减关系,与半径乘子呈线性递增关系;半径乘子对抗拉强度的影响最强,黏结刚度比对抗拉刚度的影响最强,粒径比r^*对抗拉强度、抗拉刚度的影响均最弱。研究可为黄土轴向压裂试验数值模拟中细观参数的标定提供参考。     

黄土中铜铅金属的电动迁移及强化去除机理研究

以人工配制的铜铅污染黄土为研究对象,使用性价比更高、二次污染风险更低的电动修复技术,研究污染黄土中铜铅金属离子迁移规律,分析电极材料、阳离子交换膜及酸预处理等单一强化方法对电动力学修复过程中电流、电渗流、pH、电导率、去除效率、离子赋存形态等的影响规律,揭示强化方法的电动修复机理,并在此基础上明确三者联用电动修复强化机理。结果表明：电动土工合成材料(EKG)电极比石墨电极具有更高的电流,同时能够快速释放较多的氢离子和氢氧根离子,在阳极附近提供了酸性环境促进了更多重金属离子的解吸和迁移,从而提高了修复效率,但阴极附近的沉淀导致去除效率较低;阳离子交换膜能够较好地调控阴极附近土壤的pH值,有益于金属离子的解吸,然而阳离子交换膜引起的浓度差极化作用,以及阳离子交换膜表面沉淀现象使电流和电渗流显著降低,限制了去除效率的提高;酸预处理能够降低污染黄土试样pH值,使黄土中黏土矿物、水合氧化物及有机质表面原始的负电荷减小甚至变为正电荷,有助于重金属提前解吸,显著提高电导率,从而提高电流和电渗流,与阳离子交换膜强化效果接近,是一种较为经济的强化手段;EKG电极、阳离子交换膜及酸预处理三者联用能够充分发...     

生物聚合物改良玄武岩残积土崩解特性研究

为提高玄武岩残积土的抗崩解性及其边坡水稳性,利用生物聚合物瓜尔胶改良玄武岩残积土。在干湿循环条件下开展不同掺量瓜尔胶改良玄武岩残积土的崩解试验,观察残积土崩解过程,并对残积土改良土崩解系数和平均崩解速率进行测定,分析瓜尔胶掺量及干湿循环次数对玄武岩残积土水稳性的影响。研究结果表明：瓜尔胶可有效增强玄武岩残积土的抗崩解性能,随着瓜尔胶掺量的增加,改良玄武岩残积土的崩解系数和平均崩解速率呈现先减小后增加的特点,在瓜尔胶掺量为1.0%时抗崩解性能最佳;瓜尔胶掺量一定时,改良玄武岩残积土的崩解系数和平均崩解速率随着干湿循环次数的增加呈现增长趋势,当干湿循环次数N=4时,土体崩解率为N=1时的8倍。由此可见,瓜尔胶作为一种新型、环保的残积土边坡防护材料,可有效提升玄武岩残积土的抗崩解性能。研究结果为生态环保处置玄武岩残积土提供了新的思路,可为玄武岩残积土地区边坡工程的绿色发展提供参考。     

湿法消解ICP-AES快速测定岩石矿物中的全硫

研究了硝酸—过氧化氢分解岩石矿物试样,ICP-AES测定全硫含量的分析方法。考察了分解试样的多种条件,通过选择合适的仪器工作条件和测定谱线,消除了基体元素的干扰,方法检出限为7.7×10-6。经用多种岩石矿物标准样品验证,结果符合规范要求;方法操作简单、快速,适应于大批量试样的测定。更多还原