生物炭对生物滞留池水文效果的影响

为了研究生物炭的添加对生物滞留池雨水下渗、持水能力及水力停留时间的影响,在一野外中试生物滞留池中加入了4%（w/w）的生物炭,对该生物滞留池进行了导水率测试和3次溴示踪模拟降雨实验.研究结果表明:与无生物炭的对照组相比,生物炭的施用将填料土的饱和导水率增大了1.5倍;生物滞留池的水力停留时间延长了近1 h;渗流区的体积含水量增加了11%~23%;施用生物炭可全面提高生物滞留池的水力表现,避免溢流,削减洪峰,增加保水,减少雨水径流的排放.      

生物滞留带构造对其渗蓄效果的影响

为了研究生物滞留带构造参数及组合方式对其渗蓄效果的影响，提出了判定生物滞留带渗蓄效果的评价指标，并对16组不同构造的生物滞留带开展模拟降雨径流正交试验，研究了种植土和填料层成分及含量、透水土工布位置、砂层颗粒级配和构造厚度对生物滞留带渗蓄效果的影响. 研究结果表明:影响生物滞留带渗蓄效应程度大小的排序为:砂层级配>填料层成分和含量>结构层厚度>土工布位置>种植土成分和含量；生物滞留带最佳组合形式从上至下依次为:20 cm厚种植土，35 cm厚填料层（其中珍珠岩、蛭石、土壤和砂的体积占比为10%、5%、10%和75%），10 cm厚砂层（其中砂层颗粒级配为0～0.5 mm占15%、0.5～0.7 mm占40%、0.7～1.0 mm占30%、1.0～2.0 mm占15%），20 cm厚砾石层以及不设置透水土工布.      

玉米秸秆生物炭对水中氨氮的吸附特性

采集农林废弃物玉米秸秆制备生物炭,以批平衡试验法研究了溶液pH、粒径、投加量、温度和共存阳离子等因素对玉米秸秆生物炭吸附氨氮的影响.结果表明:在共存离子Na+、Ca2+浓度相同条件下对氨氮吸附影响大小顺序为Na+>Ca2+;玉米秸秆生物炭对氨氮吸附的最佳pH范围为5~8;吸附动力学数据拟合结果发现准二级动力学方程能更好地拟合吸附过程,颗粒内扩散方程拟合结果表明玉米秸秆生物炭对氨氮的吸附速率由表面吸附和颗粒内扩散两个过程综合控制.Langmuir-Freundlich方程能很好地描述氨氮在玉米秸秆生物炭上的吸附行为,由Langmuir拟合所得的氨氮理论最大吸附量为3.484 9 mg·g-1.吉布斯自由能变化(ΔGθ)、焓变(ΔHθ)和熵变(ΔSθ)的计算结果表明,玉米秸秆生物炭对氨氮的吸附是自发的放热过程.     

重载铁路水泥改良膨胀土工程特性与路用性能

为了探究重载铁路水泥改良膨胀土路基填料的工程特性及路用性能，采用室内动三轴试验、微观结构试验、路基原位动力试验相结合的方法，揭示了膨胀土掺入水泥3%～5%改良前后静态指标与动态指标的变化特征，分析了水泥掺量5%和3%改良膨胀土分别用作重载铁路基床底层及以下路堤填料建设期的工作性能，评估了服役期列车动载作用下路基的动力稳定性. 研究结果表明:膨胀土掺入3%～5%水泥改良后，强度提高同时胀缩性显著降低，水稳定性提高3～4倍；相比重塑素膨胀土，水泥掺量3%～5%改良膨胀土临界动应力提高5～6倍；检测路基压密程度与强度指标满足规范且有较大富裕，监测路基中线地基沉降在铺轨前处于稳定状态；原位动力测试表明列车动载作用下路基的动应力沿深度逐渐衰减，在基床表层与基床底层范围内最大衰减量分别可达40%和80%以上，动应力影响深度是基床设计厚度的1.4～1.8倍，动应力影响深度范围内路基的动应力值远小于同位置填料的临界动应力，运营期路基动力稳定性满足安全服役要求. 研究成果能够为重载铁路水泥改良膨胀土路基精细化建设养修提供理论参考.      

沙漠区风积沙路基水盐迁移规律

以沙漠区风积沙路基土为依托,检测了典型路面病害路段不同深度试样的化学成分,基于土水势原理,分析了路基内盐分与水分的迁移特点;以95%的压实度分层填筑土样,采用自制试验装置测试模型土柱的含水率与导电率,研究了最佳含水率条件下温度梯度对路基内水盐迁移规律的影响。研究结果表明:病害路段路基土为细沙,基层与路基土含盐成分均以可溶性硫酸钠与钾盐为主,在-6℃~0℃会形成Na2SO4·10H2O,发生体积膨胀,当遇到外界水分的进入,就会加剧路基土盐胀和路面隆起破坏;路基压实一周后,土样5cm深度处含水率降低了1%~2%,硫酸根含量降低了0.05%~0.06%,在35cm深度处含水率升高了0.5%~0.8%,硫酸根含量降低了0.12%~0.14%,在重力势与压实的双重作用下,均质土体出现快速且明显的水盐分层现象;在外界温度作用下,土样25cm深度范围内温差为20℃~30℃,超过25cm深度范围,温差约为1℃,随着深度增加,温度梯度变化量逐渐减小,最终趋于0;风积沙路基内部水盐分布随深度先降低后增加,水盐场随深度分布呈现"对勾"状规律;风积沙路基内部的水盐迁移是由气、液两态混合作用的结果,在高温作用下,路基顶面10cm范围内水气迁移占据了主要的迁移方式,而在10cm以下主要由细沙构成的风积沙内无法形成有效的毛细水上升孔道,水分主要以薄膜水的形式进行迁移,在降温作用下,液态水携带盐分上升,在路基顶面形成盐分积聚现象。     

全风化花岗岩路基填料物理改良强度特性研究

以皖南山区G318青阳段改建工程的全风化花岗岩物理改良路基填料为研究对象,通过大型直剪试验研究其抗剪强度指标,探讨该改良填料的强度特性。研究结果表明：改良料具有较好的抗剪强度指标,表现为黏聚力较小,内摩擦角较大;抗剪强度随着含水率的增大呈减小趋势,在最佳含水率±3%的变化程度较小,施工时可以放宽填料含水率3个百分点进行填筑;在饱和时,抗剪强度降低约1/4,施工时应严防路基受水浸泡;压实系数的增大可以提高改良料的抗剪强度,增强其水稳定性;最大粒径对改良料的强度指标影响与粗颗粒含量有关,不可单独作为评价改良料强度的影响因素。     

膨胀性泥岩重塑土膨胀力试验研究

以河北省承德地区粒径小于5 mm的膨胀性泥岩重塑土为原材料,分别制备?=H=50、100 mm,干密度ρ=1.64、1.74、1.84 g/cm3,初始含水率w=8.8％、10.8％、12.8％的圆柱体试件,采用自制的试验装置测试试件的轴向膨胀力Pax和环向膨胀力Pcir,并将?=H=100 mm的试件分别经碱性模拟地下水、酸性模拟雨水、蒸馏水浸泡2 h,测试试件的Pax,研究了试件尺寸、ρ、w及环境水状态对泥岩重塑土Pax的影响规律;采用正交法分析了ρ、w、环境水状态和预处理方法4种因素对泥岩重塑土轴向与环向膨胀力影响的敏感性;研究了允许微变形率Δ=0％、1％、2％、3％、4％、5％,ρ=1.84 g/cm3,w=8.8％,尺寸为?=H=100 mm试件的Pax及Pcir的变化规律.结果表明:?=H=100 mm泥岩重塑土试件的Pax比?=H=50 mm的小7.56％～26.01％,两种尺寸试件的Pax均随w的增加而降低、随ρ的增大而增大;经碱性模拟地下水浸泡的试件的Pax比经蒸馏水浸泡的大1.4～1.9倍,经酸性模拟雨水浸泡的试件的Pax及Pcir与经蒸馏水浸泡的基本一致;4种因素中,预处理方法是影响Pax及Pcir的主要因素,预崩解次数越多,Pax及Pcir越小,掺5％水泥,Pcir可减小约80％;提高Δ可有效降低Pax及Pcir,当Δ由0％提高到5％时,Pax及Pcir分别下降了72.5％与53.9％.     

复合式膜生物反应器处理生活污水的特性研究

复合式膜生物反应器与A/O工艺相结合处理生活污水,使反应器兼具活性污泥法、生物膜法、膜分离3种处理过程,系统出水稳定.膜出水COD平均去除率达85.3%,含量小于50 mg/L;氨氮平均去除率为69.1%,含量20 mg/L以下;总氮平均去除率为50.8%,出水水质符合国家生活杂用水水质标准.     

昔格达土路基填料压实度影响因素的试验研究

以昔格达土作为路基填料,进行了该填料的含水量、颗粒级配、施工工艺对压实度影响的相关性试验。试验结果表明:昔格达土填料含水量在12%～17%之间时,路基的压实效果最佳;压实前后其Cu和Cc均满足要求,昔格达土填料是一种级配好的填料;16 t压路机碾压方式下适合昔格达土填料的松铺厚度为30～35 cm,18 t压路机碾压方式下为35～40 cm;2种压路机均以采用先强振后弱振的碾压方式压实度效果较好;16 t压路机最佳的碾压遍数为6遍、18 t压路机为5遍时,效果最好。     

铁路路基膨胀土工程特性指标试验研究

为改善路基原状土的工程特性,以西安至南京铁路试验段为工程背景,进行了膨胀土填料工程特性的系统试验研究.采用室内土工物性基本试验、直剪试验以及动静三轴试验,对膨胀土的物理力学参数进行测定,针对工程改良土实际特性提出用掺石灰的方法改良原状土,分析对比了改良前后的颗粒分布、物理性质、水理性质、强度和膨胀性指标.结果表明:弱膨胀土及中等膨胀土经石灰改良处理后,土的颗粒组成、物理性质、胀缩特性均有明显改善,力学强度和水稳特性大大提高; 根据物理与力学性质、胀缩性、水稳性等试验结果,推荐采用的最佳掺灰比为5%.      

益娄高速公路石灰改良膨胀土最佳含水量的研究

结合益阳至娄底高速公路路基膨胀土处治方案,开展了石灰改良膨胀土填料的最佳含水量的试验研究。首先采用室内基本土工试验,确定石灰改良膨胀土的石灰最佳掺量。然后采用湿法重型击实试验,研究石灰改良膨胀土的击实特性,并确定其最佳含水量。最后采用无侧限抗压强度试验,研究石灰改良膨胀土的最佳含水量,并与击实试验结果进行对比分析。研究表明,通过无侧限抗压强度试验得到的最佳含水率比击实试验大3%左右。通过试验研究,获得了石灰改良膨胀土的路基施工参数,为益娄高速公路石灰改良膨胀土路基施工提供参考依据。     

堆积碎石土斜坡浅表现场入渗试验研究

为探究强降雨下堆积体斜坡浅表入渗规律,通过自制双环入渗仪分别对堆积碎石土饱和导水率和不同深度土层含水率进行现场试验,对堆积碎石土斜坡渗透特性在不同位置的空间变异性进行了研究。研究结果表明:测试区碎石土现场入渗过程符合Kostiakov模型;饱和导水率在南北方向(斜坡长轴方向)、东西方向以及坡顶、坡腰、坡脚区域的空间变异性均属于中等变异,坡表含水率在空间整体分布下变异系数相对较大(中等变异),而在垂直方向水分分布的变异程度相对较小(弱变异);堆积碎石土入渗速率从坡顶到坡脚呈现出相对减小的趋势;坡脚、坡腰平均含水率相对较高(12%~15%),坡顶平均含水率相对较少(9%~10%),坡表平均含水率沿垂直方向随着地层深度增加先增加后减小,在距地表10~15 cm深度范围含水率最大。     

粗粒土渗透试验的最佳筒径研究

针对铁路基床表层填料粒径较大,采用现行的试验仪器测试其渗透系数的试验结果离散性较大,必须适当增加渗透筒筒径以减少其离散性的问题,通过击实试验确定试样的最优含水率为6%,最大干密度为2.38g/cm3;采用单因素法分别用直径10cm、21cm以及30cm改进的渗透仪器对级配碎石进行渗透试验,试验结果表明,直径为30cm的渗透仪器测得的铁路基床表层填料的渗透系数离散性小。研究结果可为测定室内粗粒土渗透系数提供依据。     

黄河水源水中微污染物质的生物预处理研究

采用臭氧氧化与生物活性炭工艺相结合,以黄河水为水源水,对水源水中有机物、氨氮、亚硝酸盐氮、色度、浊度、磷、锰等去除效果进行了试验研究.结果表明,臭氧氧化不但可以去除部分有机物和亚硝酸盐氮,而且可以提高水中有机物的可生化性,强化生物活性炭生物活性,提高后续工艺对污染物的去除率.     

掺水泥改性生物沥青及混合料性能研究

为降低沥青混合料中石油沥青的使用量,研究提出沥青中掺加生物油制备生物沥青,并对生物沥青进行改性,通过沥青三大指标试验、DSR试验、BBR试验,确定生物沥青的最优掺量;分析不同水泥用量下生物沥青混合料的路用性能。结果表明:当生物沥青掺量为16%(质量分数)时,改性生物沥青使用性能最优;生物沥青混合料的高温抗车辙性能、水稳定性能随着水泥掺量的增加明显提高,低温抗裂性能无显著影响;综合分析水泥掺量对沥青混合料整体路用性能的影响,建议水泥掺量为3%～4%。     

垫层级配碎石的性能研究

为得到垫层级配碎石的合理组成,用重型击实、承载比(CBR)、渗透系数和水稳定性试验对6种级配碎石进行了室内研究。结果表明:渗透力会改变级配碎石的级配分布,渗透系数随渗透次数增加趋于稳定,0.075 mm通过率(P0.075)3%的级配碎石渗透系数大于0.011 6 cm3/s但CBR较小;P_(0.075)在3.6%~5.0%范围的级配碎石渗透系数差别很小,选择上限通过率可协调渗水与强度的矛盾;P_(0.075)为7.6%的级配碎石CBR达196%但已基本不透水。有排水要求的级配碎石P_(0.075)5%,填料数量减少使得材料的可压实性对含水率变化不敏感,已不存在最佳压实含水率;重型击实使得P0.0753%的级配碎石严重破碎,干密度异常提高不宜作为压实标准。级配碎石在成型后初期具有轻微的湿陷性,其水稳定性与强度明显相关,CBR越高的级配碎石水稳定性也越好。     

粉煤灰与石灰、水泥改良黄土填料的试验研究

高标准铁路路基对填料选择要求较高,人工压实素黄土不能满足其使用要求.结合兰新铁路兰(州)武(威南)复线工程,对素黄土、粉煤灰黄土、粉煤灰与石灰(二灰)、水泥改良黄土填料,在不同掺合比、不同含水量下进行无侧限抗压强度试验,探讨粉煤灰与石灰、水泥改良黄土的强度特性与水稳性.试验结果表明:人工压实素黄土强度低,水稳定性差;粉煤灰可在一定程度上改善黄土强度特性.采用石灰与粉煤灰或低掺量水泥与粉煤灰可显著改善黄土强度特性,能满足高标准铁路路基基床底层及以下部位填筑要求;其改良效果与掺合比、含水量等有关.工程中可选5%石灰与10%～30%粉煤灰、2%水泥与10%～30%粉煤灰改良黄土作为路基工程填料,具有明显的技术、经济及环境效应.     

嵌锁块路面受力特性与设计方法

为了提高传统路面嵌锁块尺寸与嵌锁块竖向嵌锁能力,开发了大尺寸企口连接嵌锁块,分析了其受力特性。以有限元方法建立了嵌锁块路面整体模型,以弹簧单元模拟嵌锁块间传荷能力,分析了嵌锁块尺寸、嵌锁块传荷能力、碎石基层厚度与路基强度对路表弯沉和路基顶面竖向压应变的影响。以路基顶面永久应变为控制指标,建立了路基顶面应变水平与标准累计轴次的关系。计算结果表明:在相同地基和基层条件下,嵌锁块尺寸由30cm×20cm增大到50cm×30cm时,路表弯沉可减小25%~30%,路基顶面压应变可减小25%~45%。当接缝弹簧弹性系数由102 N·m-1增加至108 N·m-1时,路表弯沉降低50%~55%,路基顶面压应变降低65%~75%。可见,采用较大尺寸的嵌锁块与加强嵌锁块的传荷能力对提升路面性能有显著作用,路面设计时应依据道路的交通水平查图确定路基顶面的压应变水平,据此确定合理的基层厚度和嵌锁块尺寸,使路基顶面竖向压应变满足要求。     

鄱阳湖湿地土壤对氨氮的吸附性能研究

主要研究鄱阳湖湿地土壤对氨氮的吸附性能。该湿地土壤对氨氮的吸附用Freundlich方程拟合效果较好,且该5个剖面层的n值均接近于1,故该土样对NH4+-N吸附基本符合线性分配过程;在吸附动力学过程中,24 h为此土壤对NH4+-N的吸附平衡时间,伪二级动力学方程能更有效地模拟土样对NH4+-N的动力学吸附,5个剖面层的平衡吸附量qe的大小关系为0~1010~2020~3030~4040~50 cm,且土样对NH4+-N的平衡吸附量与其中所含有机质呈正相关关系;还考察了p H、温度、固液比对氨氮吸附的影响,结果是p H增大、温度下降、固液比的增大均会促进吸附反应的进行。     

SiO_2对自蔓延高温合成Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷性能的影响

利用自蔓延高温合成技术,用SiO2作添加剂制备出了Al2O3-TiB2复相陶瓷.研究了SiO2含量对自蔓延反应的绝热温度、燃烧速度、反应产物的体积和致密度的影响,并测定了复相陶瓷的抗弯强度和硬度.研究结果表明,Al-TiO2-H3BO3体系的绝热温度是2 588 K,且随SiO2含量的增加而降低;添加SiO2的合成产物中有SiO2和Al6O13Si2相生成;SiO2的加入还降低了反应体系的燃烧速度;当SiO2的添加量在0~20%变化时,复相陶瓷的密度达到1.603 g/cm3,相应的坯体体积变化率为9.25%~9.82%;复相陶瓷的硬度也随着SiO2添加量的增加而增大;在Al-TiO2-H3BO3体系中添加20%的SiO2,可使Al2O3-TiB2的抗弯强度提高2倍.