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考虑水盐运移的分散性盐渍土冻融破坏机制

长安大学学报（自然科学版） 2024年第2期44卷 1-11页

作者：孔元元梁晨涛王智慧谢柏涵成忠焱长安大学公路学院陕西西安710064

为探究冻融循环过程中土体冻-盐胀破坏机理,结合冻结温度试验和扫描电子显微镜进行研究,分析了不同循环次数、不同盐的种类和不同含水率条件下的冻融循环对土体结构和性质的影响,得到了不同循环次数下的冻结温度变化曲线和不同含水率条... 详细信息

为探究冻融循环过程中土体冻-盐胀破坏机理,结合冻结温度试验和扫描电子显微镜进行研究,分析了不同循环次数、不同盐的种类和不同含水率条件下的冻融循环对土体结构和性质的影响,得到了不同循环次数下的冻结温度变化曲线和不同含水率条件下冻土的SEM电镜扫描图片,并基于经典传热理论和水盐运移方程,建立数值模型,再现了冻融过程中的水盐运移过程,在此基础上结合试验对水盐运移过程中土体的破坏机制进行分析研究。研究结果表明:由于研究区土体的分散性,其冻结过程只存在恒定阶段和递降阶段,且随着冻融循环次数的增大,土体的冻结温度会先升高然后在某一温度保持稳定,这与冻融循环过程中土体粒度大小和颗粒排布的方式改变相关,内部的微裂隙逐渐贯通;土体在冻融循环过程所发生的水盐迁移是土体强度和结构发生变化的重要原因,且随着冻融循环过程的进行,土中的水盐成分会在温度梯度和溶质梯度的影响下产生迁移和积累;相较于碳酸氢钠,硫酸钠在冻融过程中对于土体结构的改变更为显著,具体表现在冻结过程中硫酸钠结晶析出体积变为原来的3.18倍,导致冻融循环后土体膨胀。本研究有助于揭示季节性冻土区含盐冻土工程的冻融破坏机制。

关键词：道路工程水盐运移数值模拟盐渍土冻融循环

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冻融循环下罗布泊盐渍土的累积变形特性研究

工程地质学报 2024年第3期32卷 800-810页

作者：廖昕范茂基陈治良白净钞朱磊杨丹西南交通大学地球科学与环境工程学院成都611756 四川省环青藏高原交通廊道地质灾害生态化防治工程技术研究中心成都611756 廊坊市中铁物探勘察有限公司廊坊065000 中国十九冶集团有限公司成都610031

土体的累积变形特征对于地下结构设计与路基长期动力稳定性能保持具有关键作用。在盐渍土地区由于冻融循环作用影响,盐渍土中赋存的易溶盐溶液与结晶盐颗粒,随着温差变化与水分迁移产生的结晶-溶解、积盐-脱盐过程,可引起土体颗粒结构... 详细信息

土体的累积变形特征对于地下结构设计与路基长期动力稳定性能保持具有关键作用。在盐渍土地区由于冻融循环作用影响,盐渍土中赋存的易溶盐溶液与结晶盐颗粒,随着温差变化与水分迁移产生的结晶-溶解、积盐-脱盐过程,可引起土体颗粒结构与物理性质变化,从而影响盐渍土动力学性质。为研究铁路动荷载作用下新疆罗布泊地区盐渍土的累积变形特性,在室内冻融循环试验的基础上开展不同应力水平的动三轴试验,提出盐渍土塑性行为判定准则,得到盐渍土累积塑性应变预测模型及模型参数。结果表明:盐渍土的累积塑性应变随冻融循环的次数增加和动应力幅值的增大而增大,在模拟铁路振动荷载条件下,研究区盐渍土的累积塑性应变行为主要为塑性安定型和塑性蠕变型,其累积塑性应变速率εp与循环振次N之间呈幂函数关系。在此基础上,建立了考虑冻融循环次数和动应力的盐渍土累积塑性应变预测模型。研究成果可为盐渍土路基在冻融循环和循环动荷载下的沉降预测和动力稳定性评估提供参考。

关键词：盐渍土动三轴试验冻融循环累积变形

暗管条件下牧草种植对农牧交错区盐渍土的改土效应

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农业机械学报 2024年

作者：鄂继芳杨树青张万锋张晶郑彦胡玲玲内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古恒源水利工程有限公司内蒙古师范大学旅游学院

为探究农牧交错区暗管条件下种植耐盐牧草对改良盐渍土的效应，在河套灌区红卫试验基地开展为期2年的种植不同牧草的田间试验。试验设置暗管条件下种植苜蓿（TM）、甜高粱（TB）、苏丹草（TS）和无牧草（T），以空白地为对照（CK），共... 详细信息

为探究农牧交错区暗管条件下种植耐盐牧草对改良盐渍土的效应，在河套灌区红卫试验基地开展为期2年的种植不同牧草的田间试验。试验设置暗管条件下种植苜蓿（TM）、甜高粱（TB）、苏丹草（TS）和无牧草（T），以空白地为对照（CK），共5种处理。结果表明，2年种植苜蓿（TM处理）0 ～ 60 cm土层平均容重最小，为1.416 g/cm3，较CK下降9.4%（P 盐渍土壤孔隙度，增幅为10.3%～24.3%（P 土壤有机质（SOM）含量随土层深度增加而减少，T处理0 ～ 60 cm土层有机质流失严重，2年试验期平均降低20.3%（P 盐渍土壤效果较佳，可实现河套灌区盐渍土结构改善与SOM含量的提高，达到提高牧草产量的目标，可为农牧交错区实施暗管工程+生物改良盐渍土提供理论基础与技术支撑。

关键词：农牧交错区暗管牧草种植盐渍土改土效应

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不同来源生物炭对盐渍土吸附铜离子的影响

环境化学 2024年

作者：张娟香李慧娟李发永刘晓胡雪菲钱晓燕塔里木大学水利与建筑工程学院

南疆典型农业废弃物和农田重金属污染问题日益凸显，同时盐渍化土壤中重金属离子的吸附迁移过程及相关影响因素尚不清楚.本文选择南疆特色农业废弃物(棉花秸秆)及养殖废弃物(猪粪)制备生物炭(CSBC和PSBC)，通过批量平衡实验探究了盐渍土... 详细信息

南疆典型农业废弃物和农田重金属污染问题日益凸显，同时盐渍化土壤中重金属离子的吸附迁移过程及相关影响因素尚不清楚.本文选择南疆特色农业废弃物(棉花秸秆)及养殖废弃物(猪粪)制备生物炭(CSBC和PSBC)，通过批量平衡实验探究了盐渍土(Soil)及添加猪粪生物炭和棉花秸秆生物炭的盐渍土(Soil+PSBC及Soil+CSBC)对Cu2+的吸附特征及吸附机制.结果表明，生物炭的施加提高了盐渍土对Cu2+的吸附量，平衡吸附量的大小为Soil+CSBC(3.08 mg·g-1)>Soil+PSBC(3.05 mg·g-1)>Soil(2.95 mg·g-1).动力学均符合准二级动力学模型，表明Soil、Soil+PSBC及Soil+CSBC对Cu2+的吸附以化学吸附为主，颗粒内扩散方程表明颗粒内扩散不是唯一的控速过程. Langmuir方程能更合理地描述Cu2+在上述3种土样中的吸附特性，说明吸附过程是多相表面的单分子层吸附.盐渍土中同时存在的Ca2+、Mg2+、K+和Na+离子不仅与Cu2+竞争活性位点，还可削弱土样中的吸附点位与Cu2+之间的静电作用，导致吸附量下降.结合吸附前后不同土样的FT-IR及XRD，施加CSBC、PSBC提高了盐渍土对Cu2+的吸附，主要的作用机理有静电吸引、配体(酚羟基)/离子(H+)交换、阳离子-π键作用以及化学沉淀等作用.本研究不仅为南疆固体废弃物的治理提供了新思路，同时为南疆盐渍土重金属污染修复提供数据支撑.

关键词：盐渍土生物炭 Cu 吸附特性吸附机理

施氮对田菁翻压还田滩涂盐渍土碳氮及细菌群落结构的影响

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土壤 2024年第1期56卷 82-89页

作者：邢锦城洪立洲朱小梅刘冲董静王建红韩建均张振华江苏沿海地区农业科学研究所江苏盐城224002 浙江省农业科学院杭州310021 清华苏州环境创新研究院江苏苏州215000

为探讨不同施氮处理下田菁翻压还田对滩涂盐渍土的改良效果,通过田间小区试验研究了不同施氮水平下(CK、SN1、SN2、SN3、SN4对应的施氮量分别为0、90、135、180、225 kg/hm^(2))绿肥田菁还田对土壤碳氮、pH、水溶性盐和细菌群落结构的... 详细信息

为探讨不同施氮处理下田菁翻压还田对滩涂盐渍土的改良效果,通过田间小区试验研究了不同施氮水平下(CK、SN1、SN2、SN3、SN4对应的施氮量分别为0、90、135、180、225 kg/hm^(2))绿肥田菁还田对土壤碳氮、pH、水溶性盐和细菌群落结构的影响。结果表明:SN3处理下田菁生物量和碳、氮累积量最高,分别为41 882、3 756和101.5 kg/hm^(2)。作绿肥翻压还田后,则以SN2处理土壤有机碳、全氮含量最高,分别为6.51 g/kg和0.637 g/kg。各施氮处理下,田菁翻压后土壤微生物生物量碳氮含量低于CK处理。随田菁翻压量的增加,土壤pH呈逐步下降趋势,而土壤水溶性盐总量则随施氮水平和翻压量的增加而上升,但较种植前明显降低。不同施氮处理田菁翻压后,土壤中具有一定有机降解功能的变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、放线菌门和绿弯菌门等细菌类群占据主导地位,且相对丰度随田菁翻压量的增加呈一定变化趋势,但细菌群落结构变化不明显。土壤门水平优势菌群相对丰度与土壤碳氮含量、pH和水溶性盐总量等指标均呈一定的相关关系,其中以拟杆菌门、厚壁菌门、蓝菌门、绿弯菌门和迷踪菌门相对丰度与土壤有机碳和全氮含量的相关性较显著。综上所述,SN2处理下田菁翻压还田可显著提升滩涂土壤有机碳和全氮含量;不同施氮水平下生长的田菁翻压还田后,土壤水溶性盐总量均较种植前显著降低,主要优势菌群均有利于绿肥降解与土壤培肥,改善滩涂土壤微生态环境。

关键词：氮肥用量田菁翻压还田土壤理化性状盐渍土

园林废弃物对滨海盐渍土固碳减排效应与微生物群落结构的影响

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环境工程 2024年第1期42卷 95-101页

作者：李婧男汪群慧梁宝瑞王万清刘俊杰北京科技大学天津学院环境工程系天津301830 北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

为了探讨发酵园林废弃物对盐渍土性质的影响及其固碳减排效应,利用大田试验,设置发酵园林废弃物施用(T1)、混施膨润土(T2)与对照(CK)3组处理。通过土壤pH、EC、总孔隙度、饱和导水率、速效氮磷钾、有机碳储量变化(ΔSOC)、微生物量碳(M... 详细信息

为了探讨发酵园林废弃物对盐渍土性质的影响及其固碳减排效应,利用大田试验,设置发酵园林废弃物施用(T1)、混施膨润土(T2)与对照(CK)3组处理。通过土壤pH、EC、总孔隙度、饱和导水率、速效氮磷钾、有机碳储量变化(ΔSOC)、微生物量碳(MBC)、细菌与真菌群落结构揭示其变化规律。结果表明:园林废弃物堆肥相比于传统焚烧处理可减少53%碳排放,发酵园林废弃物的施用可使ΔSOC增加5~24倍。T1、T2组处理的土壤容重与EC显著低于CK组,总孔隙度和饱和导水率显著高于CK组。T2的养分含量最高,土壤有机质和速效氮的含量均为CK组的2倍,堆肥与膨润土混施可显著提高土壤养分含量,改良效果显著高于其他处理。发酵园林废弃物的施用还可以改变微生物群落结构,变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、绿弯菌门、芽单孢菌门和酸杆菌门为主要的优势菌。真菌中子囊菌门、担子菌门、壶菌门、被孢霉门为主要的优势菌。Pearson相关分析也表明:酸杆菌门和放线菌门与有机碳储量、微生物量碳、土壤养分等呈显著正相关,与土壤盐分、容重呈显著负相关。

关键词：园林废弃物盐渍土微生物群落结构固碳减排

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冻融循环作用下盐渍土损伤模型的建立及验证

人民长江 2024年

作者：谢柏涵孔元元张学飞孙东彦王智慧长安大学公路学院山东正元建设工程有限责任公司河北地质大学城市地质与工程学院

针对寒区盐渍土结构损伤问题，选取吉林西部盐渍土作为研究对象，开展冻融循环后试样的三轴压缩实验和扫描电镜实验，并基于Weibull统计理论和Lemaitre 应变等效假设理论，建立三轴压缩状态下冻土的损伤模型，采用冻融循环后盐渍土试样... 详细信息

针对寒区盐渍土结构损伤问题，选取吉林西部盐渍土作为研究对象，开展冻融循环后试样的三轴压缩实验和扫描电镜实验，并基于Weibull统计理论和Lemaitre 应变等效假设理论，建立三轴压缩状态下冻土的损伤模型，采用冻融循环后盐渍土试样的三轴实验数据以及已有文献数据对该模型进行适用性验证。研究结果表明：（1）经历过冻融循环后的盐渍土在不同围压下均为塑性破坏，应力应变表现为应变硬化型，冻融过程中土体内液体的相变及水盐运移是导致土体强度和结构发生变化的重要原因；（2）构建的损伤模型理论曲线与实验曲线吻合良好，能够准确描述冻融条件下土体的变形破坏过程，验证了该模型及模型参数确定方法的合理性与可靠性；（3）盐渍土的结构损伤能够通过裂隙体现出来，在低围压条件下，裂隙宽度较大，损伤变量得到很好的体现，低围压下的模拟精度较高。该模型在低围压条件下对含裂隙的细粒盐渍土具有良好的适用性，可为同等性质的浅层盐渍土冻融损伤特性提供参考依据。

关键词：冻土区盐渍土结构强度裂隙损伤模型

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基于响应面法的矿粉复合固化盐渍土试验研究

硅酸盐通报 2024年第5期43卷 1917-1927页

作者：王永辉朱连勇王成王超彭永倩塔里木大学水利与建筑工程学院阿拉尔843300

采用矿粉加固盐渍土可有效提高盐渍土强度,降低盐渍土路基溶陷性,但矿粉常温条件表现稳定,潜在活性需要被激发,针对上述问题,采用矿粉作为前驱体,研究不同掺量脱硫石膏-氢氧化钠-电石渣(DG-NaOH-CS,DNC)固化剂对矿粉复合固化盐渍土力学... 详细信息

采用矿粉加固盐渍土可有效提高盐渍土强度,降低盐渍土路基溶陷性,但矿粉常温条件表现稳定,潜在活性需要被激发,针对上述问题,采用矿粉作为前驱体,研究不同掺量脱硫石膏-氢氧化钠-电石渣(DG-NaOH-CS,DNC)固化剂对矿粉复合固化盐渍土力学性能、耐久性和微观机理的影响。结果表明,脱硫石膏、氢氧化钠、电石渣最优配合比为6.03∶0.63∶4.24(质量比)。基于最优配合比,DNC改性土28 d无侧限抗压强度均值为14.16 MPa,响应面模型预测值为14.08 MPa,说明预测值与试验值具有良好的相关性;相较于同掺量水泥固化土,DNC改性土呈现出更好的抗压强度、抗冻融循环和抗干湿循环性能。扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)分析显示,DNC固化剂在试块内水化产生大量水化硅酸钙(C-S-H)、水化铝酸钙(C-A-H)和钙矾石(AFt)胶凝材料,填补土体内部孔隙,从而进一步提高固化土强度。

关键词：盐渍土固化剂响应面法力学性能耐久性微观结构

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盐渍土溶陷特性研究进展

太原学院学报（自然科学版） 2024年第1期42卷 18-23页

作者：刘伟太原学院建筑与环境工程系山西太原030032

盐渍土的溶陷特性极易导致道路工程出现变形过大等问题,而盐渍土地区工程建设中盐渍土利用率的提高,不仅可以减少因弃用所致的生态破坏,而且可以就地取材节约资源、降低成本,因此,研究盐渍土的溶陷特性及其工程应用至关重要。鉴于此,系... 详细信息

盐渍土的溶陷特性极易导致道路工程出现变形过大等问题,而盐渍土地区工程建设中盐渍土利用率的提高,不仅可以减少因弃用所致的生态破坏,而且可以就地取材节约资源、降低成本,因此,研究盐渍土的溶陷特性及其工程应用至关重要。鉴于此,系统地总结了盐渍土溶陷性研究的室内试验和现场试验方法,对比分析了各种试验方法的特点及适用范围。从研究对象出发,阐述了细粒盐渍土、粗粒盐渍土及改良盐渍土溶陷特性的研究现状,梳理了试验结果的现有分析手段,探讨了盐渍土溶陷性研究的发展方向。

关键词：盐渍土溶陷性试验