Surfactant effects on the water‐stable aggregation of wettable soils from the continental USA

Surfactants may affect soil structure differently depending upon the soil or the quality of rainfall or irrigation water. This study examined whether the water‐stable aggregation of 11 wettable soils was affected by surfactants and the water in which the soils were sieved. The study also examined whether the wettable soils' water drop penetration time (WDPT) was affected by surfactants, water drop quality, and elapsed time since the surfactants were applied. Two nonionic surfactants and a surfactant‐free water control were sprayed (by misting) upon air‐dry soil, then WDPT was measured 1 and 72 h thereafter. Subsequently, this treated soil was slowly wetted with an aerosol to its water content at a matric potential of ?3 kPa, then immediately sieved for 600 s in water that contained either appreciable or few electrolytes. Water‐stable aggregation, quantified as mean weight diameter (MWD), varied widely among soils, ranging from 0.10 to 1.36 mm. The MWDs were affected (at p = 0.06) by surfactant treatments, depending upon the soil but not sieving water quality. Surfactants affected the MWD of an Adkins loamy sand and Feltham sand, two of the three coarsest‐textured soils. Although WDPTs never exceeded 5 s, depending upon the soil WDPTs were affected by surfactant treatments but not by water drop quality. After surfactant application, WDPTs generally decreased with time for three soils but increased with time for one soil. Findings suggested that surfactants interacted (1) with clay mineralogy to affect MWD and (2) with soluble calcium to affect WDPT for certain soils. Surfactant treatments but not water quality affected both MWD and WDPT for some but not all of 11 wettable, US soils. Published 2012. This article is a US Government work and is in the public domain in the USA.     

有机凝胶调剖剂强度的剪切恢复性能研究

采用动态剪切实验研究了两种有机凝胶类调剖剂强度的剪切恢复性能,通过测定不同条件下凝胶体系的储能模量／耗能模量和相位角的变化,分析了在聚交比一定的条件下,聚合物浓度、温度以及交联剂类型对凝胶剪切后强度恢复性能的影响。结果表明：在一定的应力下,随着聚合物浓度的增加,凝胶的成交点频率向低频移动;相同聚合物浓度和放置时间下,有机金属交联型调剖剂的强度大于有机酚醛交联型调剖剂;同种凝胶体系,在聚交比一定的条件下,浓度高时体系强度的剪切恢复性能好;对于两种凝胶体系来说,温度升高使得体系的剪切恢复性能下降;有机金属交联的凝胶体系剪切恢复能力高于有机树脂交联的凝胶体系。     

Experimental study on low temperature performance of polymer drilling mud agents

Drilling fluid additives has a major impact on rheology behavior and other performances of the drilling fluid. The key to low temperature drilling fluids is choosing antifreeze and polymer agent which have a strong ability in resisting low temperature. On the basis of determining glycol as antifreeze agent, the low-temperature-performance and capacities of anti-collapse of regular validity mud agents have been studied, the mechanism of anti-caving of the partially hydrolyzed polyacrylamide (PHPA), polypropylene potassium (KPA) and PAC-141 polymer additives have been also analyzed. A pilot study of compatibility between ethylene glycol and the polymers has educed that the polymers, ethylene glycol and inorganic salt are compatible, and they can significantly reduce the freezing point of drilling fluid. Anti-collapse ability of the drilling mud is the results of synergistic action among the agents.     

电解盐水杀菌技术在庄大污水处理站的研究应用

次氯酸钠作为消毒剂已在很多行业得到了广泛应用,作为油田污水处理用杀菌剂进行工业性试验还属首次。介绍了电解盐水现场产生次氯酸钠直接用于油田污水杀菌处理的技术原理、特点以及在大港油田庄大污水处理站的应用效果。并对次氯酸钠杀菌的加入浓度,以及对注水设备的腐蚀性进行了研究试验,结果表明次氯酸钠杀菌有很好的连续性,虽然杀菌后的污水腐蚀速率略有增加,但使用是安全的。     

南宁在建地铁沿线地表沉降监测

南宁作为北部湾经济区的核心城市及中国-东盟博览会的永久举办地,正处于城市地铁修建及工程建设的高峰期。南宁位于复杂地质水文条件的南宁盆地中西部,地铁施工及运行有可能引发地表沉降等潜在风险,但关于南宁地铁修建区的沉降规律系统的认识仍十分有限。利用永久性散射体雷达干涉测量技术（Permanent Scatterers InSAR,PS-InSAR）处理54景Sentinel-1A影像,监测了2017年4月-2018年12月南宁市区地表沉降信息。结果表明,监测期内南宁地表形变速率为-23.8~9.0 mm/a,研究区大部分区域稳定,沉降点分布零星;4个重点沉降区位于蒲庙镇、九曲湾农场、江南地铁站及北湖-万秀村-虎丘一带;重点沉降区形变曲线总体上随时间变化呈现出不均匀下降;沉降成因可能与膨胀土膨胀特性、弃土滑坡、施工作业、列车流量过大及地下水位下降有关。5条地铁沉降值均属于安全范围。研究表明,南宁雨季降水丰富,地铁修建区表土以松散的第四系覆盖层为主,下伏基岩以工程力学性质存在一定不稳定性的第三系膨胀土为主,建议利用PS-InSAR技术对沉降重点区域及地铁沿线开展长期监测。     

南阳膨胀土在受荷的湿干循环过程中细观结构演化规律研究

为了研究浅层膨胀土的细观结构在湿干循环过程中的演化规律,研制了可以进行CT扫描的CT-固结仪。在不同压力作用下对南阳膨胀土的原状样及其重塑土样进行多组多次湿干循环试验,并对每次烘干和增湿稳定后的试样进行CT扫描,跟踪观察湿干循环过程中试样的细观结构变化。结果表明:在湿干循环中,土样的膨胀量和收缩量都比较大,经历三次湿干循环之后,相同饱和度下土样体积基本不再变化;增湿和干燥都能使原状膨胀土及其重塑土的结构损伤,第一次烘干之后,土样即产生明显裂隙;随着湿干循环次数的增加,土样裂隙继续开展,土样结构损伤发生累积;上部荷载对裂隙开展有一定抑制作用,并影响裂隙的发育和裂隙网络的形状;原状膨胀土的裂隙围绕第一次形成的主裂隙发育,而重塑膨胀土的裂隙呈龟背状或辐射状;原状膨胀土及其重塑土在湿态(饱和度S_r=85%)时的CT数M_E值均较干态(饱和度S_r=25%)时的M_E值大;湿态和干态的ME值均随湿干循环次数呈近似线性变化,前者的坡度比较平缓,后者则较陡;基于CT数据定义了膨胀土的细观结构参数,提出定量描述湿干循环过程中膨胀土细观结构参数与试样饱和度、湿干循环次数及所受荷载的数学表达式,预测结果与试验资料比较接近。      

天然及改性凹凸棒对稀土尾矿土壤中重金属铅的钝化效果研究

赣南离子型稀土矿的大肆开采,以及尾矿废渣不合理处置,造成矿区周边环境中重金属铅含量超标,破环矿区生态环境。本文利用不同剂量（质量分数分别为5%、10%和15%）的天然及改性凹凸棒作为钝化剂,利用扫描电镜和傅里叶红外光谱对两种钝化剂的表面特征和官能团进行分析,采用BCR重金属连续提取法对钝化能力和效果进行评价,并以此研究土壤中铅的形态变化,借鉴国外的重金属TCLP提取法评估重金属污染土壤的环境质量。结果表明：经过50d的培养,土壤pH值从4.76显著升高至接近7.0。改性后凹凸棒使铅的酸提取态含量从25.69mg/kg降低至7.42mg/kg,并促进其向残渣态转化,残渣态含量比对照组增加了1.38倍,TCLP提取态含量比对照组降低了65.70%,从而显著降低了铅的生物可利用度和生态风险。与天然凹凸棒相比,改性后凹凸棒对稀土尾矿土壤修复具有较为良好的效果。     

自膨胀锚杆锚固体膨胀剂极限掺量确定方法研究

首次提出了针对大掺量膨胀剂自膨胀锚杆的理论技术基本原理,并阐明其经济效益与极限抗拔力提升效果。但还存在过量膨胀剂会导致自膨胀锚固体撑裂围岩等问题,必须通过确定膨胀剂的极限掺量来解决。因此,提出了应用自膨胀锚杆的两个前提条件,明确了两个层次的试验目的并以此展开试验研究：（1）膨胀致裂法。先进行围岩胀裂破坏试验,获取界面正应力的变化规律和围岩破坏规律,阐释了自膨胀锚固体作用下中风化泥质粉砂岩的开裂破坏演化规律。建立不同位置径向自膨胀应力计算模型,基于接触面上的径向膨胀应力得到了锚固体的膨胀剂临界掺量预测模型,并预测中风化泥质粉砂岩的膨胀剂临界掺量为28.98%。（2）弹性解析法。基于无限大介质中圆孔均匀受压和圆孔的孔边应力集中问题建立了自膨胀锚固体作用下围岩的胀裂破坏模型,得到了一套围岩受自膨胀锚固体作用时的应力分布预测公式,进一步推导出了围岩受径向膨胀应力作用下的临界开裂方程。为降低现场测试的周期和费用,建立了基于声波?回弹值的中风化泥质粉砂岩抗拉强度预测公式。最终,完成了临界开裂方程在基于围岩不完整性和围岩浸水软化影响下的参数修正,并结合了临界掺量值引入了安全储备系数,建立了自膨胀锚固体的膨胀剂极限掺量设计公式,计算出针对中风化泥质粉砂岩的自膨胀锚杆锚固体膨胀剂极限掺量为26.5%。该研究能为自膨胀锚杆在岩土、矿山、水利等领域的推广运用提供技术支撑。     

膨胀土湿干胀缩裂隙演化及其定量分析

膨胀土是一种分布广泛且具有明显胀缩性的裂隙土,其裂纹萌生及裂隙扩展会受到诸多因素的影响。此试验利用基于MATLAB开发的图像处理与裂隙定量分析程序,研究了膨胀土裂隙开展的尺寸和温度效应。制备25个不同初始状态的膨胀土泥浆试样,利用拍照台对其失水收缩过程中试样表面裂隙演化过程以及对应含水率进行记录。运用裂隙定量分析程序,分别对两类效应单独作用、耦合作用下的膨胀土裂隙度 、长径比C、裂隙平均宽度 、分形维数值等指标进行定量化分析发现：膨胀土裂隙的分形维数值具有较好的稳定性,其指标仅受试样厚度轻微影响,分形维数与含水率ω的关系呈近似对数曲线;在失水收缩过程中膨胀土最终裂隙指标主要受到试样厚度的影响,表面尺寸对裂隙长径比、宽度最终值也有一定影响,温度影响主要体现在促使裂隙更早、更快的发育并稳定,对最终指标影响相对不明显,影响显著性顺序为：厚度>表面尺寸>温度;此外还对膨胀土失水收缩开裂过程机制进行分析,进一步研究膨胀土的裂隙发育以及两类效应对其裂隙扩展的影响规律。     

硅烷偶联剂改性氢氧化镁的研究进展

氢氧化镁是一种重要的无卤阻燃剂,为了改善其阻燃效率低、与高分子材料相容性差等缺点,通常需要使用阻燃添加剂对其进行特殊处理,使之具备更好的阻燃性能。主要介绍了氢氧化镁作为阻燃剂的特性及其阻燃机理;硅烷偶联剂的结构特点及改性氢氧化镁的方法和机理;影响改性的因素以及改性效果的测评方法,并对硅烷偶联剂改性氢氧化镁的研究进展进行了概述。