红色砒砂岩水泥土力学特性及耐久性试验研究
发布时间：2021-03-09 15:57
砒砂岩属于陆相碎屑岩系,其有机质含量极低,植被难以生长,极易在水蚀、风蚀作用下发生水土流失。近些年来,随着砒砂岩地区工程建设的逐步推进和人们环境保护意识的提高,人们对砒砂岩的工程性建设性质越来越重视,将砒砂岩作为资源,研发经济环保的建筑材料,以便使砒砂岩被更广泛地应用于农用桥涵、土坝护坡、渠道防渗、地基处理等领域。既可以减少治理的成本,也从另外角度实现了砒砂岩地区治理,提高了砒砂岩利用效果。论文以鄂尔多斯市准格尔旗地区的红色砒砂岩为研究对象,研制不同水泥掺量下的砒砂岩水泥土,并对其进行力学性能及耐久性研究,并借助超景深三维成像、X射线衍射、扫描电镜、核磁共振等技术对砒砂岩水泥土的微观结构演化进行深入分析。研究结果表明:1、本文从能量的角度分析了龄期和水泥掺量对砒砂岩水泥土的影响,能量耗散与砒砂岩水泥土的强度衰减密切相关,试样受荷过程中的损伤情况可以用耗散能的多少来反映,随水泥掺量的增加有效能比也随之增加,不同龄期下各水泥掺量的砒砂岩水泥土都是以吸收弹性能为主,随着龄期和水泥掺量的增加,水泥土的破坏总能量和峰值点各能量指标均呈增长趋势。2、对不同水泥掺量下砒砂岩水泥土进行三轴剪切试验,来...
【文章来源】：内蒙古农业大学内蒙古自治区
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１砒砂岩分布区地图［４］??Ｆｉｇ．?１?Ｍａｐ?ｏｆ?ａｒｓｅｎｉｃ?ｒｏｃｋ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ??由于砒砂岩本身的有机质含量极低，植物无法生长，对当地的生态环??
测资料的分析，发现了冻融、风??化对砒砂岩的侵蚀与沟道各种变量之间的关系，并建立了冻融、风化侵蚀??量比例模型和冻融、风化侵蚀模数比例模型。赵宣等［１２］通过利用风洞模拟??试验对砒砂岩与沙复配土进行风蚀试验，探究了风速与砒砂岩含量对其粘??聚力、内摩擦角、风蚀量的影响。王强恒等［１３］通过对内蒙古东胜至准格尔??旗的砒砂岩进行了室内水岩作用模拟试验，发现矿物转化量越大，其孔隙??度也就越大，而溶解的矿物量也随之增加，产生的次生矿物量也就越大，??最终导致岩体的抗侵蚀性降低。??图２?砒砂岩表面节理图?图３?砒砂岩水土流失图??Ｆｉｇ．２?Ｊｏｉｎｔ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｐｉｔ?ｓａｎｄｓｔｏｎｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?Ｆｉｇ．３?Ｓｏｉｌ?ａｎｄ?ｗａｔｅｒ?ｌｏｓｓ?ｍａｐ?ｏｆ?ｓｐｉｔ?ｓａｎｄｓｔｏｎｅ??１．２．３砥砂岩水土流失治理措施研究概况??砒砂岩地区土壤侵蚀严重，该地区土壤侵蚀模数高达３？４万ｔ／（ｋｍ２ｉ），??每年输入黄河的粗沙占总量的６２％［Ｍ＿１５］。为了改善和治理砒砂岩水土流失??的现象，我国己经从生物措施［１６？］和工程措施ＵＳ］两方面进行治理，并对砒??砂岩水土流失的治理起到了一定作用。苏涛等［１９］通过对不同植被覆盖的砒??砂岩自然边坡冲刷时坡面侵蚀的减流减沙效益进行分析，发现不同植被覆??盖类型均能有效减少坡面侵蚀的产流和产沙量。生物措施需要人工对其栽??种的植物进行管理，当年栽植的沙棘对减洪减沙作用不明显，直到栽植３??年以后的沙棘开始郁闭成林才能发挥效益［２°］？工程措施主要包括沟头防护??工程、坡面工程、沟道工程。程杰等［２１］通过对砒砂岩和沙进行复配研究发??现其固沙抗风
？１０?红色砒砂岩水泥土力学特性及耐久性试验研究???１００?！???Ｓ?８０１?＼??＾?６０?ｉ?＼??＾?Ｉ?＼??＾?Ｉ?＼??１２０?ｊ?Ｖ??去?〇」?—￣？＞??１０．００?１．００?０．１０?０．０１??：１：粒点径／＜邮〇??图５砒砂岩的级配曲线图??Ｆｉｇ?．５?Ｔｈｅ?ｇａｒｄｉｎｇ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?Ｐｉｓｈａ－ｓａｎｄｓｔｏｎｅ??ｄ＾〇?０．４?Ｎ??不均匀系数：?Ｃｕ?＝?？＾―?＝?＝?２．７?（１）??Ｃｌ＼Ｑ?Ｕ．?Ｊ．Ｄ??曲率系数：?Ｃｃ?＝?，（ｄ３〇），２?＝?ｎ?／〇，－！?ｎ＇ｌＴ?＝?°－７４?（２）??ｄｉｏ?ｘ?（＾６〇?０．４＊?ｘ?０．１５??通过对红色砒砂岩进行Ｘ射线衍射物相分析（图６），发现砒砂岩中主??要含有石英、蒙脱石、斜长石、微斜长石、方解石和少量的商岭石和ＺＳ■母??等，并对其各个矿物成分含量进行分析，分析结果见表４，矿物成分中主??要以石英为主，其次是蒙脱石、斜长石、微斜长石和方解石。为了明确红??色砒砂岩中氧化物的组成，对红色砒砂岩进行光谱半定量全分析，分析结??果见表５，发现物质成分主要有Ｓｉ０２、Ａ１２０３、Ｆｅ２０３、ＣａＯ、Ｋ２０、Ｎａ２０??以及少量的微量元素。??２００００?ｒ??１８０００?－?Ａ??１６０００?■?Ｂ；?１１＾??＾?１４０００?－?Ｃ：微斜长石??＊５?Ｄ：方解石??｜?１２０００?－?Ｅ：云母??＾?１００００?＇?Ｇ：??啤?８０００?－??６０００??Ａ?Ｃ??４０００?－?Ｆ?Ａ?ＩＢ??，１ＤＬＧ＾．，??〇?１
【参考文献】：
期刊论文
[1]鄂尔多斯砒砂岩微观结构特征研究[J]. 葛磊,李娟,彭飚. 西部大开发(土地开发工程研究). 2019(08)
[2]基于扫描电镜解析毛乌素沙地砒砂岩与沙复配成土的微观结构特征[J]. 李裕瑞,范朋灿,曹智,冯巍仑,陈宗峰,王欢元,刘彦随. 应用基础与工程科学学报. 2019(04)
[3]砒砂岩与沙复配土抗风蚀能力研究[J]. 赵宣,王欢元,张露. 西部大开发(土地开发工程研究). 2019(07)
[4]砒砂岩的三轴强度特性及微观结构研究[J]. 刘亚萍. 人民黄河. 2020(03)
[5]冻融循环下不同龄期水泥土损伤特性和能量耗散[J]. 张经双,段雪雷. 硅酸盐通报. 2019(07)
[6]孔隙结构对风积沙混凝土抗压强度影响规律的灰熵分析[J]. 刘倩,申向东,董瑞鑫,维利思,薛慧君. 农业工程学报. 2019(10)
[7]红色砒砂岩水泥土干湿循环下力学性能试验研究[J]. 邬尚贇,李晓丽,常平,张赢,郭雒敏. 排灌机械工程学报. 2019(12)
[8]冻融作用下砂岩孔隙结构损伤特征研究[J]. 李杰林,朱龙胤,周科平,刘汉文,曹善鹏. 岩土力学. 2019(09)
[9]干湿循环下滑带土强度特性与微观结构试验研究[J]. 江强强,刘路路,焦玉勇,王浩. 岩土力学. 2019(03)
[10]毛乌素沙地砒砂岩矿物组成研究[J]. 彭飚,孙婴婴,孙绪博. 西部大开发(土地开发工程研究). 2018(12)
博士论文
[1]砒砂岩体溃散机理及砒砂岩改性材料试验研究[D]. 董晶亮.大连理工大学 2016
硕士论文
[1]松散砒砂岩击溅侵蚀力学机理研究[D]. 郭雒敏.内蒙古农业大学 2019
[2]降雨条件下砒砂岩风化物坡面水力侵蚀特性试验研究[D]. 张赢.内蒙古农业大学 2019
[3]冲蚀条件下砒砂岩坡面水力侵蚀特性试验研究[D]. 常平.内蒙古农业大学 2018
[4]砒砂岩侵蚀脆弱性的成因[D]. 白杭改.吉林大学 2017
[5]化学溶液对水泥土渗透性能影响的试验研究[D]. 张精禹.沈阳工业大学 2016
[6]硫酸钠侵蚀混凝土材料与结构的率效应研究[D]. 吴竹林.哈尔滨工业大学 2013
[7]干湿循环过程对水泥改良土动力特性的影响[D]. 赵明龙.天津大学 2005
本文编号：3073098
【文章来源】：内蒙古农业大学内蒙古自治区
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１砒砂岩分布区地图［４］??Ｆｉｇ．?１?Ｍａｐ?ｏｆ?ａｒｓｅｎｉｃ?ｒｏｃｋ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ??由于砒砂岩本身的有机质含量极低，植物无法生长，对当地的生态环??
测资料的分析，发现了冻融、风??化对砒砂岩的侵蚀与沟道各种变量之间的关系，并建立了冻融、风化侵蚀??量比例模型和冻融、风化侵蚀模数比例模型。赵宣等［１２］通过利用风洞模拟??试验对砒砂岩与沙复配土进行风蚀试验，探究了风速与砒砂岩含量对其粘??聚力、内摩擦角、风蚀量的影响。王强恒等［１３］通过对内蒙古东胜至准格尔??旗的砒砂岩进行了室内水岩作用模拟试验，发现矿物转化量越大，其孔隙??度也就越大，而溶解的矿物量也随之增加，产生的次生矿物量也就越大，??最终导致岩体的抗侵蚀性降低。??图２?砒砂岩表面节理图?图３?砒砂岩水土流失图??Ｆｉｇ．２?Ｊｏｉｎｔ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｐｉｔ?ｓａｎｄｓｔｏｎｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?Ｆｉｇ．３?Ｓｏｉｌ?ａｎｄ?ｗａｔｅｒ?ｌｏｓｓ?ｍａｐ?ｏｆ?ｓｐｉｔ?ｓａｎｄｓｔｏｎｅ??１．２．３砥砂岩水土流失治理措施研究概况??砒砂岩地区土壤侵蚀严重，该地区土壤侵蚀模数高达３？４万ｔ／（ｋｍ２ｉ），??每年输入黄河的粗沙占总量的６２％［Ｍ＿１５］。为了改善和治理砒砂岩水土流失??的现象，我国己经从生物措施［１６？］和工程措施ＵＳ］两方面进行治理，并对砒??砂岩水土流失的治理起到了一定作用。苏涛等［１９］通过对不同植被覆盖的砒??砂岩自然边坡冲刷时坡面侵蚀的减流减沙效益进行分析，发现不同植被覆??盖类型均能有效减少坡面侵蚀的产流和产沙量。生物措施需要人工对其栽??种的植物进行管理，当年栽植的沙棘对减洪减沙作用不明显，直到栽植３??年以后的沙棘开始郁闭成林才能发挥效益［２°］？工程措施主要包括沟头防护??工程、坡面工程、沟道工程。程杰等［２１］通过对砒砂岩和沙进行复配研究发??现其固沙抗风
？１０?红色砒砂岩水泥土力学特性及耐久性试验研究???１００?！???Ｓ?８０１?＼??＾?６０?ｉ?＼??＾?Ｉ?＼??＾?Ｉ?＼??１２０?ｊ?Ｖ??去?〇」?—￣？＞??１０．００?１．００?０．１０?０．０１??：１：粒点径／＜邮〇??图５砒砂岩的级配曲线图??Ｆｉｇ?．５?Ｔｈｅ?ｇａｒｄｉｎｇ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?Ｐｉｓｈａ－ｓａｎｄｓｔｏｎｅ??ｄ＾〇?０．４?Ｎ??不均匀系数：?Ｃｕ?＝?？＾―?＝?＝?２．７?（１）??Ｃｌ＼Ｑ?Ｕ．?Ｊ．Ｄ??曲率系数：?Ｃｃ?＝?，（ｄ３〇），２?＝?ｎ?／〇，－！?ｎ＇ｌＴ?＝?°－７４?（２）??ｄｉｏ?ｘ?（＾６〇?０．４＊?ｘ?０．１５??通过对红色砒砂岩进行Ｘ射线衍射物相分析（图６），发现砒砂岩中主??要含有石英、蒙脱石、斜长石、微斜长石、方解石和少量的商岭石和ＺＳ■母??等，并对其各个矿物成分含量进行分析，分析结果见表４，矿物成分中主??要以石英为主，其次是蒙脱石、斜长石、微斜长石和方解石。为了明确红??色砒砂岩中氧化物的组成，对红色砒砂岩进行光谱半定量全分析，分析结??果见表５，发现物质成分主要有Ｓｉ０２、Ａ１２０３、Ｆｅ２０３、ＣａＯ、Ｋ２０、Ｎａ２０??以及少量的微量元素。??２００００?ｒ??１８０００?－?Ａ??１６０００?■?Ｂ；?１１＾??＾?１４０００?－?Ｃ：微斜长石??＊５?Ｄ：方解石??｜?１２０００?－?Ｅ：云母??＾?１００００?＇?Ｇ：??啤?８０００?－??６０００??Ａ?Ｃ??４０００?－?Ｆ?Ａ?ＩＢ??，１ＤＬＧ＾．，??〇?１
【参考文献】：
期刊论文
[1]鄂尔多斯砒砂岩微观结构特征研究[J]. 葛磊,李娟,彭飚. 西部大开发(土地开发工程研究). 2019(08)
[2]基于扫描电镜解析毛乌素沙地砒砂岩与沙复配成土的微观结构特征[J]. 李裕瑞,范朋灿,曹智,冯巍仑,陈宗峰,王欢元,刘彦随. 应用基础与工程科学学报. 2019(04)
[3]砒砂岩与沙复配土抗风蚀能力研究[J]. 赵宣,王欢元,张露. 西部大开发(土地开发工程研究). 2019(07)
[4]砒砂岩的三轴强度特性及微观结构研究[J]. 刘亚萍. 人民黄河. 2020(03)
[5]冻融循环下不同龄期水泥土损伤特性和能量耗散[J]. 张经双,段雪雷. 硅酸盐通报. 2019(07)
[6]孔隙结构对风积沙混凝土抗压强度影响规律的灰熵分析[J]. 刘倩,申向东,董瑞鑫,维利思,薛慧君. 农业工程学报. 2019(10)
[7]红色砒砂岩水泥土干湿循环下力学性能试验研究[J]. 邬尚贇,李晓丽,常平,张赢,郭雒敏. 排灌机械工程学报. 2019(12)
[8]冻融作用下砂岩孔隙结构损伤特征研究[J]. 李杰林,朱龙胤,周科平,刘汉文,曹善鹏. 岩土力学. 2019(09)
[9]干湿循环下滑带土强度特性与微观结构试验研究[J]. 江强强,刘路路,焦玉勇,王浩. 岩土力学. 2019(03)
[10]毛乌素沙地砒砂岩矿物组成研究[J]. 彭飚,孙婴婴,孙绪博. 西部大开发(土地开发工程研究). 2018(12)
博士论文
[1]砒砂岩体溃散机理及砒砂岩改性材料试验研究[D]. 董晶亮.大连理工大学 2016
硕士论文
[1]松散砒砂岩击溅侵蚀力学机理研究[D]. 郭雒敏.内蒙古农业大学 2019
[2]降雨条件下砒砂岩风化物坡面水力侵蚀特性试验研究[D]. 张赢.内蒙古农业大学 2019
[3]冲蚀条件下砒砂岩坡面水力侵蚀特性试验研究[D]. 常平.内蒙古农业大学 2018
[4]砒砂岩侵蚀脆弱性的成因[D]. 白杭改.吉林大学 2017
[5]化学溶液对水泥土渗透性能影响的试验研究[D]. 张精禹.沈阳工业大学 2016
[6]硫酸钠侵蚀混凝土材料与结构的率效应研究[D]. 吴竹林.哈尔滨工业大学 2013
[7]干湿循环过程对水泥改良土动力特性的影响[D]. 赵明龙.天津大学 2005
本文编号：3073098
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