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3种生物聚合物改良粉土的持水特性研究

岩土力学 2022年第8期43卷 2157-2164页

作者：张俊然赵鑫鑫姜彤华北水利水电大学河南省岩土力学与结构工程重点实验室河南郑州450046

针对黄河流域水土流失防治,以往多采用水泥等灰色材料进行加固筑堤,但生态环境破坏严重。为响应黄河流域生态保护和高质量发展的国家战略,采用环境友好的生物聚合物对黄河流域典型粉土进行改良,通过WP4C仪测量生物聚合物改良粉土的持水... 详细信息

针对黄河流域水土流失防治,以往多采用水泥等灰色材料进行加固筑堤,但生态环境破坏严重。为响应黄河流域生态保护和高质量发展的国家战略,采用环境友好的生物聚合物对黄河流域典型粉土进行改良,通过WP4C仪测量生物聚合物改良粉土的持水特性,并从微观角度分析了生物聚合物改良粉土持水特性的机制。研究结果表明,与未改良土相比,生物聚合物改良粉土饱和含水率增大,孔隙比增大,持水能力显著提高。黄原胶、结冷胶、瓜尔胶改良粉土的持水能力均随着掺量的增加而增加,结冷胶改良的效果优于黄原胶、瓜尔胶。其机制为生物聚合物颗粒经过水合作用形成水凝胶,填充颗粒间孔隙,增加颗粒之间的黏结性。而且黄原胶、结冷胶改良粉土中形成类似蜂巢结构的孔隙空间,为其提供储水空间,进而提高改良土的持水特性。上述研究结果可为生物聚合物安全、科学地应用于黄河流域水土流失的防治提供科学依据。

关键词：粉土黄原胶结冷胶瓜尔胶持水特性

天津滨海盐渍土客土改良后的土壤理化性质与持水特性

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农业工程学报 2017年第7期33卷 149-156页

作者：李品芳杨永利兰天郭世文张凯韩纪委张清中国农业大学资源与环境学院北京100193 农业部华北耕地保育重点实验室北京100193 天津泰达绿化集团有限公司天津300457

为了解天津滨海新区盐渍土采用客土法改良后的土壤理化性质的变化情况,该研究选取滨海新区汉沽区的滨海盐渍土以及采用客土改良后历经5 a的土壤(配制客土)作为研究对象,测定分析这2种土壤0~60 cm不同土层土样的基本理化性质、土壤水分... 详细信息

为了解天津滨海新区盐渍土采用客土法改良后的土壤理化性质的变化情况,该研究选取滨海新区汉沽区的滨海盐渍土以及采用客土改良后历经5 a的土壤(配制客土)作为研究对象,测定分析这2种土壤0~60 cm不同土层土样的基本理化性质、土壤水分特征曲线,探讨了理化性质和土壤水分参数的差异。结果表明:客土改良后历经5 a的配制客土电导率远低于未改良的滨海盐渍土,降幅约为97%,有效含水量以及田间持水量明显低于滨海盐渍土。有机质质量分数和阳离子交换量分别增加了29.65%和8.36%,pH值和容重变化不大。综合分析后认为,滨海盐渍土经配制的客土改良后,盐渍化程度减弱,有机质增大,但持水特性和物理性质却没有明显的改善。土壤质地黏重是影响该地区土地资源开发利用的主要因素之一。

关键词：土壤 pH 有机质滨海盐渍土客土理化性质水分特征曲线持水特性

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游离氧化铁对红黏土持水特性的影响

岩土工程学报 2018年第12期40卷 2318-2324页

作者：牛庚孙德安韦昌富邵龙潭大连理工大学工程力学系辽宁大连116085 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116085 上海大学土木工程系上海200444 桂林理工大学广西建筑新能源与节能重点实验室广西桂林541004

分别以红黏土去铁前后的原状样为研究对象,采用压力板仪和饱和盐溶液蒸气平衡法测得全吸力范围内的土水特征曲线并同时量测体变;利用压汞试验测量不同吸力下的孔径分布,以探讨去铁前后红黏土的孔隙结构,并解释宏观持水特性。试验结果表... 详细信息

分别以红黏土去铁前后的原状样为研究对象,采用压力板仪和饱和盐溶液蒸气平衡法测得全吸力范围内的土水特征曲线并同时量测体变;利用压汞试验测量不同吸力下的孔径分布,以探讨去铁前后红黏土的孔隙结构,并解释宏观持水特性。试验结果表明:低吸力范围(0~1MPa),去铁前原状样的持水曲线下降较为明显,而去铁后原状样的持水曲线较平缓,尤其是吸力–饱和度的关系,到1MPa时基本上仍为饱和状态,所以去铁后土样进气值增大;去铁后的原状样随着吸力的增大收缩明显,而原状样的收缩相对较缓,主要原因是游离氧化铁以包膜和桥的形式分布在颗粒表面,加强了颗粒之间的连接和包裹作用,使得土骨架抵抗变形的能力增强。高吸力范围(9~367MPa),去铁前后红黏土持水和收缩特性相差不大,此时游离氧化铁的作用不明显。去铁前后的红黏土原状样基本上存在单峰孔隙结构,主要原因是在自然经过无数次胀缩变形,相对较大的孔隙收缩,最终使孔径分布相对均匀;随着吸力的增加,这两种土样孔隙结构基本上不变。

关键词：游离氧化铁红黏土持水特性压汞试验原状样

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浙北海涂土壤持水特性研究

浙江大学学报（农业与生命科学版） 2001年第6期27卷 611-614页

作者：汪湖北卢升高浙江大学资源科学系浙江杭州310029

对浙江北部不同时期围垦的海涂土壤持水特性进行了研究 .结果表明 ,海涂土壤持水曲线为双曲线型 ,持水模型以对数函数模型较优 .在高吸力段 (80～ 12 0 0 k Pa) ,海涂土壤的持水量与物理性粘粒(<0 .0 1mm)含量呈正相关 (r=0 .96 19* * ... 详细信息

对浙江北部不同时期围垦的海涂土壤持水特性进行了研究 .结果表明 ,海涂土壤持水曲线为双曲线型 ,持水模型以对数函数模型较优 .在高吸力段 (80～ 12 0 0 k Pa) ,海涂土壤的持水量与物理性粘粒(持水量也就愈高 ;而在低吸力段 ,围垦越早的海涂土壤持水量越大 ,但围垦时期间隔较短 (小于 2 0 a)的海涂土壤持水量变化不显著 .比水容量 C随吸力的增加而呈数量级递减 ;易效水含量 (吸力 S水含量越高 .

关键词：持水特性持水模型比水容量土壤水分海涂

秸秆粉碎氨化还田对土壤体积质量及持水特性的影响

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农业工程学报 2011年第11期27卷 211-215页

作者：王增丽王珍冯浩西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100

为尝试解决秸秆还田中秸秆分解缓慢、易诱发病虫害及与作物争氮等问题,通过室内土柱培养试验对比研究了秸秆粉碎程度及秸秆不同C/N值对自身分解速率、土壤体积质量、土壤持水特性的影响。结果表明:短期内秸秆粉碎程度对秸秆分解速率影... 详细信息

为尝试解决秸秆还田中秸秆分解缓慢、易诱发病虫害及与作物争氮等问题,通过室内土柱培养试验对比研究了秸秆粉碎程度及秸秆不同C/N值对自身分解速率、土壤体积质量、土壤持水特性的影响。结果表明:短期内秸秆粉碎程度对秸秆分解速率影响不大,但粉碎秸秆在试验后期分解速率明显高于长秸秆,氨化措施可显著加快秸秆的分解速率;粉碎秸秆对土壤体积质量的减小作用明显较长秸秆为好,在整个试验期,粉碎氨化秸秆处理的土壤体积质量均显著低于同时期其他处理;各处理土壤持水能力差异不大,但粉碎氨化秸秆能明显增强土壤耐旱性。该结果为探索一种能最大效益发挥秸秆改良土壤作用的秸秆还田新方式提供了一定的参照。

关键词：秸秆分解土壤水分氨化土壤体积质量持水特性

变湿度条件下生土材料持水特性及气态水迁移效应试验研究

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岩土力学 2021年第9期42卷 2489-2498页

作者：徐龙飞翁效林张爱军赵高文 WONG Henry FABBRI Antonin 长安大学公路学院陕西西安710064 里昂大学国立国家公共工程学院法国里昂69000 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨陵712100

湿度变化诱发气态水迁移,进而对生土的变形和强度产生重要影响。研究变湿度条件下生土材料持水特性及气态水迁移效应是揭示服役期生土结构病害孕育机制的关键。针对法国里昂地区两种生土建筑材料,采用两种试验方法,即饱和盐溶液法和动... 详细信息

湿度变化诱发气态水迁移,进而对生土的变形和强度产生重要影响。研究变湿度条件下生土材料持水特性及气态水迁移效应是揭示服役期生土结构病害孕育机制的关键。针对法国里昂地区两种生土建筑材料,采用两种试验方法,即饱和盐溶液法和动态水蒸气吸附法开展等温吸湿试验,分析生土持水特性;通过气态水迁移效应试验,探究生土试样底部进气端和顶部出气端的湿度及水气相对压力变化规律,并对气态水迁移过程中生土试样变形进行分析。试验结果表明:两种方法测得生土吸湿曲线较为一致,可分为单层吸附阶段、多层吸附阶段和毛细凝聚阶段,并且土体持水能力随黏土颗粒活性增加而增强;在气态水迁移效应试验中,生土材料持水特性对出气端湿度与进气端水气相对压力影响明显,生土试样发生膨胀变形。

关键词：生土持水特性气态水迁移等温吸湿试验膨胀变形

压缩过程中非饱和膨胀土体变特征与持水特性的水力耦合效应

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岩土工程学报 2015年第4期37卷 629-640页

作者：周葆春孔令伟梁维云马全国张斌信阳师范学院土木工程学院河南信阳464000 岩土力学与工程国家重点实验室(中国科学院武汉岩土力学研究所) 湖北武汉430071

土体压缩是岩土工程领域的基本问题。压缩过程中非饱和土的力学与水力学行为是同时发生且相互影响的,有必要统一考察体变特征与持水特性的水力耦合效应。为此,以荆门弱膨胀土为研究对象,开展土中水密度试验、饱和与控制吸力下的非饱和... 详细信息

土体压缩是岩土工程领域的基本问题。压缩过程中非饱和土的力学与水力学行为是同时发生且相互影响的,有必要统一考察体变特征与持水特性的水力耦合效应。为此,以荆门弱膨胀土为研究对象,开展土中水密度试验、饱和与控制吸力下的非饱和一维压缩试验,准确测量了压缩与卸荷回弹过程中孔隙比–重力含水率–吸力–竖向净应力关系,探讨了水力耦合状况下非饱和膨胀土的体变特征与持水特性规律,并建立相应本构描述。结论如下:1加载段,非饱和压缩曲线均发生明显转折,体现出屈服行为;随吸力增大,压缩曲线依次发生"穿越"现象;卸载段大体呈线性,其斜率随吸力增大而降低。提出能够描述干缩、压缩、卸荷体胀、屈服、压缩性与卸荷回弹性随吸力变化等行为的非饱和土体变方程,可直接用于分层总和法计算。2不同吸力下重力含水率变化存在较大差异;压缩至2941.8 k Pa时,不同吸力下含水率非常接近。吸力与竖向净应力对含水率变化的耦合影响可用3参数Logistic函数描述。3压缩过程中饱和度随竖向净应力增大而增大,卸荷过程中随竖向净应力降低亦增大。采用饱和度或重力含水率,对压缩过程中的水力路径会出现"湿化"与"脱湿"的不同判断,即水力耦合状况下土体表现出复杂的持水状态变化特征。

关键词：非饱和土压实膨胀土体变特征持水特性吸力水力耦合饱和度土中水密度

侧限条件下增湿时湿陷性黄土的变形及持水特性

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岩石力学与工程学报 2016年第3期35卷 604-612页

作者：张登飞陈存礼杨炯王俊甫张文博西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048 西安理工大学陕西省黄土力学与工程重点实验室陕西西安710048

用改装的非饱和土直剪仪在无应力及净竖向应力作用下对湿陷性黄土进行分级增湿试验,测量增湿过程中变形及吸力的变化,分析增湿前孔隙比(无应力时)及净竖向应力对增湿时湿陷性黄土的变形及持水特性的影响,探讨无应力与净竖向应力作用时... 详细信息

用改装的非饱和土直剪仪在无应力及净竖向应力作用下对湿陷性黄土进行分级增湿试验,测量增湿过程中变形及吸力的变化,分析增湿前孔隙比(无应力时)及净竖向应力对增湿时湿陷性黄土的变形及持水特性的影响,探讨无应力与净竖向应力作用时增湿持水特性之间的关系,提出力水耦合作用下孔隙比与吸力关系的表达式及以饱和度与吸力关系表征的持水特性模型。研究结果表明:力水耦合作用下,孔隙比与归一化吸力关系可用对数函数来描述,可以用孔隙比的变化来反映净竖向应力对持水特性的影响。无应力及净竖向应力作用时,只要孔隙比相同,则饱和度与吸力间关系相同。吸力小于阈值时,增湿前孔隙比和力水耦合作用所致孔隙比的变化对含水率与吸力间关系皆有较大影响;大于阈值时,几乎没有影响,且可用同一幂函数描述,据此提出考虑孔隙比变化的修正V-G模型,该模型可以预测无应力及净竖向应力作用时湿陷性黄土的增湿持水特性,预测结果与试验结果吻合较好。

关键词：土力学湿陷性黄土增湿变形持水特性力水耦合

长江中游平原湖区人工林枯落物和表层土壤持水特性

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长江流域资源与环境 2021年第3期30卷 644-653页

作者：胡文杰庞宏东王晓荣付甜胡兴宜来生艳穆俊明湖北省林业科学研究院湖北武汉430075 湖北省石首市林业局湖北荆州434400 湖北省林业勘察设计院湖北武汉430079

研究长江流域平原湖区人工林的水源涵养功能,对长江两岸造林绿化和生态修复具有重要指导意义。通过野外调查,采用室内浸泡法,分析比较了7种不同林分类型枯落物层和土壤表层的水源涵养能力。结果表明:(1)枯落物半分解层蓄积量大于未分解... 详细信息

研究长江流域平原湖区人工林的水源涵养功能,对长江两岸造林绿化和生态修复具有重要指导意义。通过野外调查,采用室内浸泡法,分析比较了7种不同林分类型枯落物层和土壤表层的水源涵养能力。结果表明:(1)枯落物半分解层蓄积量大于未分解层,未分解层蓄积量以池杉林(Taxodium ascendens)最大,半分解层蓄积量以苏柳林(Salix jiangsuensis)最大。池杉林的总蓄积量最大,为3.90 t/hm^(2);(2)未分解层最大持水率大于半分解层,其值分别为263.63%~530.86%和209.17%~277.91%。未分解层和半分解层的最大持水量为0.95~4.48和4.15~6.02 t/hm^(2),分别以池杉林和苏柳林最大;(3)未分解层有效拦蓄量为0.44~3.11 t/hm^(2),半分解层为0.75~3.82 t/hm^(2),分别以池杉林和二球悬铃木林(Platanus acerifolia)最高。总最大持水量和总有效拦蓄量均以池杉林最大,分别为9.61和5.64 t/hm^(2);(4)枯落物持水量随浸水时间的延长表现为先显著增加后减缓,最后达到饱和,两者之间呈对数函数关系。枯落物吸水速率随浸水时间的延长表现为前期吸水速率较大,后急剧变小,最后趋近于0,两者之间呈幂函数关系;(5)表层土壤最大持水量和有效持水量最大的均为苏柳林,分别为1116.27和213.27 t/hm^(2)。枯落物层以池杉林水源涵养能力较好,土壤表层以苏柳林水源涵养能力较好。总体来看,以苏柳林的综合水源涵养能力较好。

关键词：平原湖区人工林枯落物层土壤表层持水特性