向海湿地土壤草根层对铅镉的静态和动态吸附能力的研究

对向海湿地采集的土壤草根层进行了吸附Pb2 ,Cd2 的静态和动态实验,结果表明土壤草根层吸附Pb2 ,Cd2 的过程符合Langmuir和Freundlich等温吸附曲线(n=8,P=0.02),动态实验的饱和吸附量约是静态实验饱和吸附量的6倍,且吸附Pb2 的能力大于吸附Cd2 的能力.通过分析动态实验流出液的pH值、有机质含量和电导率,对土壤草根层吸附Pb2 ,Cd2 的机理进行了探讨,初步推测土壤草根层对Pb2 ,Cd2 的吸附属于离子交换吸附.     

Crack spacing of unsaturated soils in the critical state

The cracking mechanism of unsaturated soils due to evaporation is poorly understood, and the magnitude of crack spacing is usually hard to estimate. In this work, cracks were postulated to occur succedently rather than simultaneously, that is, secondary cracks appear after primary cracks as evaporation continues. Formulae of the secondary crack spacing and secondary trend crack spacing were then derived after stress analysis. The calculated spacing values were consistent with the published experimental data. Meanwhile, the effect of the Poisson ratio on the crack spacing was analyzed, which showed that the magnitude of crack spacing was proportional to the Poisson ratio in the range of [0.30, 0.35].     

水泥砂浆固化土抗压强度特性试验

为论证水泥砂浆固化土工程应用的可行性,通过设置不同掺砂量、含水率、砂料粒径和养护龄期条件,对水泥砂浆固化土进行无侧限抗压强度试验.试验结果表明:(a)掺砂可提高水泥砂浆固化土的抗压强度,尤其是早期强度.一定水泥掺入比条件下,当掺砂量处于最优掺砂率(10％左右)时水泥砂浆固化土的强度特性改善幅度最大,掺砂量超过最优掺砂率后水泥砂浆固化土的抗压强度无显著提高.(b)水泥砂浆固化土的抗压强度随原料土含水率的增加而减小,当原料土的含水率较低或养护龄期较短时,水泥砂浆固化土的抗压强度下降幅度均较大,当含水率较高时水泥土掺砂难以达到预期的固化效果.(c)砂料粒径变化对水泥砂浆固化土的抗压强度影响较小,水泥砂浆固化土强度随着粒径的增大略有提高;砂料粒径变化对水泥砂浆固化土变形系数的影响较大,两者近似成正比关系,在实际工程中无需对砂料进行筛分而直接运用即可获得较好的处理效果.(d)水泥砂浆固化土无侧限抗压强度试验的破坏模式多为脆性张裂破坏和塑性剪切破坏.随着养护龄期的延长以及掺砂量的增加,脆性张裂破坏更为显著.     

冻融作用对土壤吸附重金属的影响

以Pb²⁺和Cd²⁺为目标污染物研究冻融作用对土壤吸附重金属的影响, 推断了影响机制, 并分析了温度对冻融土壤吸附重金属的影响. 结果表明, 冻融作用降低了土壤对重金属的吸附量, 影响了吸附曲线的斜率, 但未改变吸附曲线形状, 这与冻融作用改变土壤理化性质有关: 冻融作用影响了土壤对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附机制, 引起专性吸附向非专性吸附转变, 利于Pb²⁺和Cd²⁺向环境的解吸和释放. 冻融作用未影响土壤对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附热力学性质, 随着温度的升高, 冻融土壤和未冻融土壤对Pb²⁺的吸附量逐渐升高, 属于吸热反应; 对Cd²⁺的吸附量降低, 属于放热反应.     

冻融循环对混凝土碱硅酸反应二次损伤的影响

研究了早期受到不同程度冻融循环作用的混凝土在进一步受到碱硅酸反应作用时的损伤破坏特点和规律.混凝土试件先进行冻融循环30次和60次,然后在60 ℃的1 mol NaOH溶液中浸泡进行加速碱硅酸反应试验,每周一次监测混凝土的超声速度,并用其转换的相对动态弹性模量作为混凝土内部损伤的指标.试验结果表明:早期冻融循环会成为混凝土进一步碱硅酸反应损伤的诱因,从而加速混凝土的损伤失效过程;早期冻融损伤越严重,后期碱硅酸反应损伤也越严重.与未预先受到冻融作用的混凝土试件相比,除了早期损伤速率加快之外,损伤的规律性基本没有变化.早期冻融循环的作用相当于混凝土在后期受到更严重的碱硅酸反应作用.早期损伤形成混凝土内部缺陷以及改变混凝土的内部结构,是产生这些影响的原因.     

基于响应面法的高性能合成纤维道面混凝土冻融及冻蚀劣化分析

冻融破坏是我国寒区和盐渍土地区机场道面混凝土中最常见的一种破坏形式。国内外对于盐溶液以及冻融循环协同对混凝土所产生破坏的重视程度越来越高,而针对纤维道面混凝土在盐溶液下的抗冻性能的研究则相对较少。本文以高性能合成纤维道面混凝土为研究对象,基于响应面法（RSM）,研究冻融循环次数、硫酸钠溶液浓度以及纤维掺量这三种因素及因素之间对道面混凝土相对动弹模量Pn的影响规律,建立了相对动弹模量Pn与这三种因素之间的关系模型。该模型的精度较高,用来解释和预测Pn随三种因素变化而产生的变化是合适且有效的。     

基于非对称滞回的不同细粒含量融化粉砂本构模型

利用GDS动态三轴试验系统研究不同细粒含量粉砂土经历多次冻融循环后的动应力、动剪切模量、动剪切模量比和阻尼比变化规律.考虑动态过程中滞回曲线的非对称性,采用分段方程求解动力参数.结果表明,反复冻融循环对降低动应力、动剪切模量和动剪切模量比有很大影响,并使阻尼比增大.对此,建立了描述动剪切模量比、阻尼比与动应变变化关系的归一化经验模型,该模型适用不同的细粒含量和冻融次数条件,能给出良好的预测结果.进一步分析模型参数随试验条件的演化过程,确定细粒含量界限值为10％,且反复冻融后,细粒含量变化对参数a、c的影响减弱.模型参数和试验条件之间的回归关系可通过二元二次方程进行描述.建议在粉砂土动力响应分析中采用冻融循环5次后的土体参数.     

海底隧道衬砌混凝土在多种因素下的冻融损伤

调查了胶州湾海底隧道衬砌混凝土面临的气候环境,提出了隧道洞口段衬砌混凝土抗冻指标要求。以水和海水为冻融介质,对标准养护和现场养护的胶州湾海底隧道衬砌混凝土施加应力比为0,25%和50%的弯曲荷载,进行快速冻融试验。研究结果表明:胶州湾海底隧道洞口段衬砌混凝土快速冻融循环次数应大于300次,且应通过防水处理提高其抗冻性能。相比于标准养护,现场养护劣化了混凝土的抗冻性能,经过300次冻融循环,混凝土质量损失和相对动弹性模量损失分别提高了1.5%和15%。海水中的氯盐和硫酸盐使得混凝土表面剥落程度增加,但内部损伤程度却相应下降。弯曲荷载劣化了混凝土抗冻性能,且随应力比增加而增加。对胶州湾海底隧道200m施工里程内混凝土抗冻性能调查表明:衬砌混凝土质量稳定,抗冻性能良好,满足设计要求。     

郑州市各级别城镇土壤重金属污染评价

选取郑州市自然条件类似但工业化、城镇化水平差异的市区、中牟县城和韩寺镇,测定土壤中Pb,Cd,Zn,Cr,Cu,Ni 6种重金属元素含量,采用内梅罗综合指数和加权统计分析法进行重金属污染评价,并通过灰色斜率关联度分析方法初步分析了城镇土壤重金属污染的主要人为活动源因素.结果表明,研究区土壤主要污染元素为Pb,Cd,Zn和Cr;土壤Pb污染主要与交通、工业有关,Cd污染与城镇建设、工业有关,Zn污染与居民日常生活和工业有关;各级城镇土壤均发生不同程度的重金属污染,综合污染大小次序为郑州市区中牟县城韩寺镇.     

生物炭添加对土壤冻融过程中温室气体排放的影响

【目的】研究模拟生物炭添加对土壤冻融过程中二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)排放的影响,为冻融期土壤温室气体的减排提供参考。【方法】以伊犁河谷典型农田为研究对象,野外采集原状土柱,并在室内模拟不同幅度的冻融过程(+5 ℃、-5 ℃～ +5 ℃和-10 ℃ ～ +10 ℃),探求冻融过程中土壤CO₂、CH₄和N₂O排放对生物炭添加(0、20和40 t/hm²)的响应特征。【结果】与不添加生物炭的处理相比,添加生物炭会使冻融过程中的土壤CO₂排放量提高1.1～1.4倍,但该影响远小于冻融作用对土壤CO₂排放的促进作用(为CK的1.5～3.2倍); 虽然冻融作用未显著(P > 0.05)影响土壤CH₄的累积排放量,但生物炭的添加显著(P < 0.05)促进了45.5%～81.8%的CH₄吸收量; 冻融作用使土壤N₂O的累积排放量提高了1.3～3.0倍,生物炭降低了冻融过程中10.2%～30.9%的土壤N₂O排放量,但在多数情况下这种减小并不显著(P > 0.05)。【结论】模拟生物炭添加会增加土壤冻融过程中CO₂的排放,也会促进CH₄的吸收和N₂O的减排。