PS材料加固土遗址风蚀试验研究

风蚀是西北干旱地区土遗址破坏的主要动力机制和成因,强烈的风蚀作用致使许多土遗址坍塌殆尽,导致这一不可再生资源的破坏。通过对土遗址的室内和现场风蚀模拟试验研究发现,经PS（高模数硅酸钾）材料加固后土遗址的抗风蚀能力明显增强。室内试验发现,风蚀量随风速的增长而增加、随风蚀时间延长近线性增长,PS材料浓度大于5 %的加固试样,即使风速达20 m/ s时,风蚀量均小20 (kg/ m2)•h,抗风蚀强度提高 6～10 倍。现场模拟试验结果表明,加固材料的入渗深度和用量直接影响加固效果,中浓度PS材料加固的墙面抗风蚀能力最强。因此,选择适当的PS材料浓度、提高加固材料的渗透力是土遗址保护加固的关键,将对西北地区土遗址科学保护的全面开展起到重要的指导作用。     

PS加固对非饱和遗址土的渗透特性影响研究

高模数硅酸钾（简称PS）对西北干旱区的土遗址具有明显的加固效果,其加固后的土体也具有较好的渗透性。采用VJ-T非饱和土渗透仪和常规压力板仪测试了PS加固前后饱和样的渗透系数和非饱和土的土-水特征曲线(SWCC),并利用相关模型预测了非饱和土的渗透系数。结果显示,PS加固以后,在各个含水条件下的渗透性都有一定程度的提高,7%PS加固样表现非常明显。其原因是PS与土颗粒进行了非常复杂的物理化学变化,在反应中颗粒的几何形状发生变化,大量棱角弱化或消失,土颗粒磨圆度变好。同时,孔隙壁变得光滑、平直,孔隙弯曲因子减小,有效孔隙增大,这些因素导致了非饱和黏土的渗透性能有较大幅度提高。电镜测试分析了PS加固以后黏土颗粒及孔隙的变化,较好地验证了渗透性试验的结果     

PS材料加固遗址土室内试验研究

土遗址文物的保护加固迫在眉睫,尤其是在西北地区,由于其特殊的地理气候环境,土遗址的破坏比较明显。为了延长土遗址的寿命,使其长久保存下去,在对土遗址文物的加固保护过程中,发明了很多有效的材料。本文就是以PS材料为研究对象,选用具有代表性的交河故城和高昌故城土,对其原状样和重塑样进行PS材料加固后,分别进行抗压、抗拉、雨淋、风洞试验及雨淋风洞复合试验,研究其加固故城土后的强度及耐久性能。大量的室内试验结果表明,经PS材料加固后,土体的力学性能和抗雨蚀、抗风蚀能力得到明显改善,说明PS材料具有良好的加固效果,为将其进一步应用于土遗址保护加固工程中提供了具有价值的理论指导。     

环境因素对路基沉降影响的分析

在秦沈线的路基沉降观测过程中,发现在上部填土荷载恒定不变的情况下,不同区段、路基的不同平面位置上测得的沉降过程曲线,有的发生陡降,有的发生较大沉降后又产生回弹.在详细分析了沉降过程曲线、地下水位变化曲线等资料的基础上,发现上述异常现象是抽取地下水和冻融作用这两个环境因素所致,抽取地下水会引起沉降猛增,而冻融作用会使沉降发生往复变化.本文较为详细地阐述了这两个环境因素影响沉降过程的方式,并且就抽取地下水对沉降的影响作了一些量化的分析.     

PS加固土遗址土体的红外热像检测试验研究

红外热像技术作为一门新兴的无损检测技术,是基于被测对象温度场的变化规律而进行的,目前广泛应用于检测物体表面的结构状态、性质和内部缺陷等。为了探讨土遗址加固土体的无损检测方法,以新疆交河故城遗址现场采取的扰动土制作了模型。模型的1/2用浓度为10%PS（PS为一种高模数的硅酸钾溶液）加固,1/2不加固,将加固后的模型室温静置30 d,自然风干后进行了红外热像室内模型试验。试验表明,PS阻碍了土体的热传导过程,加固前后的土遗址土体在红外热像上会出现差异,为进行土遗址加固效果的无损检测提供了一种途径。最后进行了PS加固遗址土体的热传导率测定试验和微型贯入仪现场试验,结果表明加固土体与未加固土体的热传导性能产生差异的原因与经PS加固减小了土体的热传导率、提高了土体的力学强度有关     

西北干旱区土建筑遗址加固概述

西北干旱区土建筑遗址很多, 有些还是世界文化遗产。由于风蚀风化作用强烈, 西北干旱区大批的土建筑遗址已破坏严重, 因而开展土建遗址加固研究十分必要。钾水玻璃 (PS)是一种水溶性的无机胶结加固材料, 本文全面详尽地总结了PS加固土建筑遗址技术, 就加固机理作了初步探讨。认识到PS是西北干旱地区土遗址加固的一种有效方法, 可达到较理想的加固效果。     

高昌古城土遗址加固工程冻融试验研究

通过对高昌古城土遗址加固工程进行冻融试验研究,对比了添加含水量前后的两种结果;试验表明,水玻璃与硅丙乳液均可提高土体的抗冻融性能。     

硅酸钾对遗址土的渗透加固机制及改进特性研究

即一定模数硅酸钾溶液,是保护加固土遗址的一种无机化学材料。通过近20年的实践证明,PS材料具有增强遗址土体强度和抵抗外界环境破坏的作用。但PS渗透加固遗址土的微观机制以及加固后遗址土宏观特性的改变如何,并没有取得显著的突破和统一的认识。利用3%体积浓度的PS溶液渗透加固室内击实制备的良渚遗址土试样,渗透初始含水率为13%、17%、19%、21%和25%,并对加固前、后试样进行非饱和直剪、压汞和扫描电镜试验,旨在解决上述两个问题。基于压汞试验得到的双峰孔隙分布模型,提出了PS渗透加固遗址土的两种微观加固机制,并通过扫描电镜试验结果验证了加固机制,同时提出了用于表征两种加固机制指标参数P1和P2。通过研究发现,加固指标P1和P2能够较好地描述在不同含水率下经PS加固试样的相关改进特性如土-水特征曲线和剪切特性的变化规律。研究成果为PS的进一步应用和加固保护土遗址研究提供了新的方法和手段。     

PS加固黄土力学特性试验研究

通过对不同含水率、不同密度的黄土PS加固前后的直接剪切试验和渗透试验研究,认为PS加固效果受土体的初始含水率、密度的影响明显。对相同干密度、不同含水率下的PS加固效果进行研究表明,含水率为9 %左右时强度提高效果最显著。同一干密度的土体,随着含水率的变化,土的渗透性能呈现非线性的变化。试验表明,含水率在8.5 %～11 %之间时,PS加固土体效果最好。     

影响土的崩解特性因素初步研究

通过研究土的崩解特性进而指导工程施工,按《岩土工程勘察规范》对土的分类标准,对不同粒级分配的土样即砂土、黏粉、粉黏各选取两个代表性样品进行崩解特性试验,研究得出两点结论：（1）崩解过程开始时崩解速度较快,土样表面细小分散颗粒落入水中,此现象砂粉尤为明显,大量土体脱落,崩解速度极为快速。砂粉粒度程度较大,土的孔隙性和透水性较大,因此崩解速度较快,本次两个试样在近1h内完全崩解。黏粉试样含砂粉和粉黏,崩解速度处于砂粉及粉黏之间。而粉黏试样崩解时间较长,崩解过程较为缓慢,甚至几天都无法崩解;（2）崩解过程并不是一个规律的过程,跟土体的物理特性也有关系,且崩解过程中崩解方式不同,开始主要以粉末状和小碎块状为主,浸水时间较长后开始出现裂隙,随着裂隙的增大,期间伴随粉末状崩落,土体呈块状裂开,过程中不断有气泡逸出,水质浑浊。     

粗颗粒盐渍土溶陷性影响因素研究

粗颗粒盐渍土是近年来西北地区工程建设中常遇到、且比较棘手的一种特殊土。为了研究该类特殊土的工程特性,本文在新疆东北部和甘肃河西走廊地区选择了4个试验场地的28个现场试验点和576件室内试样对进行了溶陷性研究,结果显示:当地基土中易溶盐含量超过0.5％ ～1％以上,且地基土渗透系数不小于10-7 时,常会发生溶陷现象。同时发现在温度、易溶盐成分、水等共同作用下的地基土周期性胀缩现象比单一的盐胀或溶陷对建筑物安全影响更大。     

重塑膨胀土三向膨胀变形试验研究

以广西宁明灰白重塑膨胀土为研究对象,运用自制膨胀土三向胀缩测试仪开展了不同初始含水率和三向压力的膨胀试验,研究了初始含水率和三向压力对胀限、三向膨胀率的影响规律。试验表明,三向等压时,竖向的膨胀率始终大于水平向膨胀率,比值为1.21～1.27,该比值与初始含水率、三向压力无关;三向膨胀时程均可以分为快速膨胀、缓慢膨胀和趋于稳定3个阶段;胀限与三向压力的对数线性相关,与初始含水率无关;相等初始含水率和干密度条件下,三向膨胀率均与三向压力的对数线性相关。     

非饱和粘性土中气体渗透特征

由于气体的进入形成了非饱和带,饱和土层中的气体渗透实质上是非饱和渗透问题。本文借助基于多孔介质气体渗流理论并考虑气体压缩性的、描述非饱和土中气体渗流运动的本构方程,试验研究了上海地区饱和粘性土层中的气体渗透规律。结果表明,饱水粘性土层中,气体渗透存在起始压力值,数值为100～200kPa, 与上海地区粘土的非饱和进气值较为接近;气体渗透速度与外界所施加的压力平方差梯度之间存在明显的分段特征。后者可能与在充满结合水的微孔隙通道中,只有一部分结合水在气压梯度的作用下发生流动,从而形成气体通道,施加的外力越大,形成的气体通道也越大,气体渗流也越明显。非饱和粘性土中气体渗透规律的研究,对于饱和粘土中的气压法施工,具有重要的理论与工程实践意义。     

黏性土渗透性温度效应实验研究

由于全球气候变暖、城市热岛效应加剧和核废料地质处置等原因,温度对黏性土工程性质的影响日益受到关注。本文在实验的基础上,采用直接测量法,对南京下蜀土、淤泥质土以及混合土3种试样,进行了5°～45°温度下的变水头渗透实验,分析了温度对黏性土渗透性的影响。实验结果表明:温度对3种试样的渗透性均有较大影响。温度越高,渗透性越大;试样的密度越大,渗透系数随温度变化率越低;在3种试样中,混合土的渗透系数高于淤泥质土和下蜀土的对应值,而淤泥质土的渗透系数又略大于下蜀土。最后对黏性土渗透性的温度效应机理进行了分析,认为水的动力黏滞性,黏粒的双电层厚度以及土的微结构三方面因素的共同作用引起了黏性土渗透性的温度效应。     

冻融循环影响风化砂改良膨胀土抗剪强度室内试验研究

本文以三峡库区广泛分布的风化砂来改良膨胀土,通过在膨胀土中掺入10%、20%、30%、40%、50%的风化砂,进行1、3、6、9、12次冻融循环,最后对不同冻融循环次数作用后改良膨胀土制备样进行直接剪切试验,测定不同掺砂量及不同冻融次数下,各试样的强度参数,得出冻融循环对风化砂改良膨胀土抗剪强度指标及强度规律的影响.试验结果表明:在同一掺砂比例下,风化砂改良膨胀土的抗剪指标和抗剪强度随冻融循环次数的增大而减小,最后逐渐趋于稳定,其中黏聚力与冻融循环次数呈对数关系; 在同一冻融循环次数下,黏聚力随掺砂比例的增大而减小,内摩擦角随掺砂比例的增大而增大.     

土壤碳蓄积量变化的影响因素研究现状

土壤碳库的动态平衡影响作物产量和土壤肥力的高低，是土壤肥力保持和提高的重要研究内容。简要评述了土壤理化特性、温度和降水变化、大气CO₂浓度上升、人类的农业活动对土壤有机碳蓄积量的影响，介绍了当前对土壤碳蓄积量动态变化的研究进展，认为应加强气候变化和土地利用/土地覆被变化与土壤碳循环研究的结合，提高对陆地生态系统碳循环变化的认识，并需要从生态环境保护的利益和可持续发展的理论出发，进一步加强土地管理方式的改变，促进土壤有机质的积累，提高土壤对碳的固定。     

预应力锚索加固土质边坡极限平衡稳定性分析

基于滑动面搜索新方法,对预应力锚索加固边坡进行稳定性分析。通过将锚索的加固效应简化为作用在土条(柱)底面上的一个外力,实现了条分(柱)法下二维和三维锚索加固边坡的安全系数计算。经过算例对比分析,验证了本文方法的可行性,然后,在一定程度上研究了锚索倾角、三维滑动体长度L、锚索锚固力F以及水平加固间距S变化时对边坡稳定性的影响。研究结果表明:(1)锚索加固可有效提高边坡的稳定性,同时,也增大了原有边坡发生滑动的范围; (2)随着三维滑动体长度L的增大,三维边坡(包括未加固和锚索加固)的稳定性趋于二维边坡稳定性; (3)单位水平加固间距上的锚固力越大,锚索对边坡的加固效应越明显。     

滨海区海相沉积土压缩模量的试验研究

在滨海区海相沉积土地基的压缩性评价和计算中,压缩模量是一个重要的土性指标,尤其是在变形要求严格的工程中,对于压缩模量取值的研究具有重要意义。以我国北方某填海造地机场工程场区地基土为研究对象,进行原位测试和变形专项研究。在现场采用固定平台取土和测试,通过室内试验获取了各层土的室内试验压缩模量,通过旁压试验、静力触探试验等原位测试方法得到了各层土的相应的压缩模量。通过分析发现,两种原位测试方法得到的压缩模量,与室内试验自重应力下的压缩模量吻合度较好,说明采用固定平台进行测试,成果合理可靠。在具体的计算取值时,如原位测试数据样本充足,推荐以原位测试成果为主,再考虑室内试验自重应力下的压缩模量。     

水泥与生石灰处理吹填土对比试验研究

吹填土是由水力吹填形成的,颗粒很细,固结性能差,吹填以后要经过很长时间才能自然沉积固结,待表面形成硬壳后方可进行加固处理,因此,缩短沉积固结时间,使吹填土尽快地从泥浆状态转变为具有一定承载力的地基,是亟待解决的问题。在室内进行模拟加固方法的沉降柱试验,对吹填土加添固化剂以加速其沉积固结。固化剂主要选用水泥和生石灰,对两种添加方式的机理及固结效果进行详尽的分析和研究,初步找出加固效果产生差异的原因,从而揭示其固化机理,为吹填土地基的加固提供一种更加经济可行的方法。     

土层锚杆抗滑桩嵌固深度的试验研究

相比普通抗滑桩,桩顶锚杆的存在可以极大减小桩身内力和嵌固深度,但其计算方法目前还不是很完善,且带有一定的工程经验,因而开展这方面的试验研究就显得十分必要。本文首先介绍了土层锚杆抗滑桩系统桩侧地层抗力分布规律的室内模型试验成果,试验分三组,其中两组在坡体后缘加载,一组用千斤顶直接在桩后加载,桩身上各贴有一定数量的土压力盒,用以测定作用于桩身上的地层抗力。从试验中,得出了土层锚杆抗滑桩桩身地层抗力主要分布在桩前滑面以下部分及最大值出现的部位,并给出了桩前滑面以下部分抗力值的大致范围。然后根据试验结果,应用滑移线解法,分别计算了抗力分布为三角形与梯形时土层锚杆抗滑桩嵌固深度,最后与实际结果进行了比较。