植被混凝土干湿效应试验研究
发布时间：2021-01-24 04:44
植被混凝土边坡修复基材的工作性能受原料组成、边坡特征、植物种类及环境条件等多种因素制约,其中干湿交替的环境条件导致基材开裂、脱落、强度下降、养分流失等诸多问题,严重影响边坡的修复效果,因此围绕基材的优化与性能改良,开展干湿交替下基材性能优化的对比研究,具体内容如下:1)针对干湿交替变化过程中产生的撕裂、错动等剪切破坏问题,对6个龄期和7个干湿周期基材剪切强度进行分析,研究了基材剪切强度与秸秆水泥掺量、龄期及干湿周期变化关系。2)针对干湿过程中基材结构改变、养分流失与植物萎蔫等问题,分析干湿作用下紫花苜蓿盆栽基材植物长势、根茎抗拉拔力及根土体剪切强度与秸秆水泥掺量的变化关系,研究了基材质地、砾石含量、大团聚体、微团聚体等随水泥秸秆掺量和干湿周期的变化趋势。3)针对基材干湿开裂和结构破坏问题,初选12种配比进行干湿交替并提取裂隙发育图像,研究了基材内部裂隙发展过程与水泥秸秆掺量及干湿周期的变化关系。4)综合各项试验结果,选取37个试验指标,采用熵权法与TOPSIS法对初选的12种配比的基材质量进行综合评价,初步确定了干湿环境下基材最佳配比范围。图34幅;表5个;参92篇。
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
剪切破坏试件
图 3 不同水泥掺量基材剪应力-剪切位移曲线Fig.3 Shear stress - shear displacement curve of substrate with different cement contents由图 3 可知，基材峰值剪应力及其对应剪切位移随垂直压力的增大呈现出非线性增大趋势，即基材在剪切过程中不断被压缩，内部孔隙逐渐减小，结构密实，水泥土颗粒间相互挤压镶嵌，紧密排列，基材抵抗剪切变形的能力不断增大，基材延性提高。根据下图 4 中曲线（a）和（b）可知，随秸秆掺量的增加，4%秸秆掺量的基材各垂直压力对应剪应力值较 1%秸秆掺量基材明显增大,剪应力峰值处基材对应剪切位移增大，基材延性增大。由曲线（b）~（d）可知，随养生龄期延长，T4-11配比基材剪切应力呈现出明显的弱化趋势，这是由于基材水泥掺量大，基材孔隙液游离 OH-离子较多，基材秸秆掺量大，结构较松散，孔隙液耗散致使基材孔隙度增大，易于发生剪切破坏。
图 4 不同配比基材剪应力-剪切位移曲线Fig.4 Shear stress - shear displacement curve of substrate with different ratio对比图 4 中曲线（a）~（d）可知，在垂直压力不变的条件下，当基材中水泥掺量增加时基材峰值剪应力对应剪切位移逐渐减小，剪切应力增长段缩短，剪应力显著增大，说明水泥作为基材粘结剂和固化剂，显著提高了基材抵抗剪切破坏的能力，基材固化程度提高，脆性趋势逐渐增大，基材剪切破坏时间逐渐提前。对比图 4 中曲线（c）与曲线（d），可见同种配比的基材随养生龄期的延长，基材峰值应力对应位移不断减小，基材剪应力增长段变短，曲线应力增长段斜率明显增大，应力增长速率随龄期的延长不断加快，基材强度明显增大。综上，水泥与秸秆掺量较低时，基材剪切变形以塑性变形为主，剪应力开始随垂直压力增大缓慢增大，到一定值后基本保持不变，且剪应力较小；随着养生龄期的延长与水泥和秸秆掺量的增加，剪切变形以弹塑性变形为主，剪应力迅速增大，且剪切位移越大基材剪应力越大，部分试样出现明显峰值（试验养生期末 T4-11 配
【参考文献】：
期刊论文
[1]土地利用方式对雅江中游土壤理化性质及颗粒分形特征的影响[J]. 梁博,林田苗,任德智,聂晓刚,万丹,喻武,赵薇. 土壤. 2018(03)
[2]基于加权Topsis法综合评价典型滩涂围垦区土壤质量演变[J]. 孙蓓婷,高超,张燕. 中国生态农业学报. 2018(02)
[3]废弃矿山破碎岩质边坡地质环境治理[J]. 欧哲,王铁,杨家富,罗国庆. 金属矿山. 2017(07)
[4]干湿交替对土壤性质影响的研究[J]. 张素,熊东红,校亮,杨丹,张宝军,吴汉. 土壤通报. 2017(03)
[5]植物根系生长形态对边坡浅层稳定性影响数值研究[J]. 陈潮,张俊云,赵晓黎,高胜君,明明. 长江科学院院报. 2017(04)
[6]高陡岩质边坡生态修复过程中植物群落与地下生境特征研究[J]. 袁磊,周建伟,温冰,欧虹兵. 西北林学院学报. 2017(02)
[7]水泥水化机理及聚合物外加剂对水泥水化影响的研究进展[J]. 孔祥明,卢子臣,张朝阳. 硅酸盐学报. 2017(02)
[8]纤维水泥土力学性能的试验研究[J]. 鹿群,郭少龙,王闵闵,高萌. 岩土力学. 2016(S2)
[9]改性钠羧甲基纤维素胶结固化土质边坡机制与抗冲蚀特性研究[J]. 裴向军,杨晴雯,许强,张晓超,黄勇. 岩石力学与工程学报. 2016(11)
[10]华北土石山区土壤溅蚀影响因素分析[J]. 相莹敏,张洪江,程金花,钟莉,郭春梅,刘银山. 中国水土保持科学. 2016(02)
博士论文
[1]喷混植生护坡体系的长期稳定性研究[D]. 罗阳明.西南交通大学 2012
硕士论文
[1]山区干线公路改扩建路堑岩石高边坡稳定性评价及加固技术研究[D]. 彭川.重庆交通大学 2018
[2]坡度对岩石边坡植物根系分布及抗拔力的影响[D]. 徐洪雨.北京林业大学 2013
[3]客土喷播中不同基材配比对边坡的生态防护效果差异研究[D]. 苗蕾.河南农业大学 2008
[4]高速公路边坡生态防护与植物固坡的力学分析[D]. 石明强.武汉理工大学 2007
[5]城市岩质边坡生态防护技术及其工程应用研究[D]. 杨焕辉.湖南大学 2007
[6]水泥土的强度特性、固结机理与本构关系的研究[D]. 郦建俊.西安建筑科技大学 2005
[7]聚丙烯纤维混凝土性能研究及其在隧道工程中的应用[D]. 李华明.西南交通大学 2005
[8]植被护坡技术及综合防护体系研究[D]. 刘世奇.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2004
[9]土壤结构的分形特征及土壤水分运动模型研究[D]. 刘云鹏.西北农林科技大学 2002
本文编号：2996598
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
剪切破坏试件
图 3 不同水泥掺量基材剪应力-剪切位移曲线Fig.3 Shear stress - shear displacement curve of substrate with different cement contents由图 3 可知，基材峰值剪应力及其对应剪切位移随垂直压力的增大呈现出非线性增大趋势，即基材在剪切过程中不断被压缩，内部孔隙逐渐减小，结构密实，水泥土颗粒间相互挤压镶嵌，紧密排列，基材抵抗剪切变形的能力不断增大，基材延性提高。根据下图 4 中曲线（a）和（b）可知，随秸秆掺量的增加，4%秸秆掺量的基材各垂直压力对应剪应力值较 1%秸秆掺量基材明显增大,剪应力峰值处基材对应剪切位移增大，基材延性增大。由曲线（b）~（d）可知，随养生龄期延长，T4-11配比基材剪切应力呈现出明显的弱化趋势，这是由于基材水泥掺量大，基材孔隙液游离 OH-离子较多，基材秸秆掺量大，结构较松散，孔隙液耗散致使基材孔隙度增大，易于发生剪切破坏。
图 4 不同配比基材剪应力-剪切位移曲线Fig.4 Shear stress - shear displacement curve of substrate with different ratio对比图 4 中曲线（a）~（d）可知，在垂直压力不变的条件下，当基材中水泥掺量增加时基材峰值剪应力对应剪切位移逐渐减小，剪切应力增长段缩短，剪应力显著增大，说明水泥作为基材粘结剂和固化剂，显著提高了基材抵抗剪切破坏的能力，基材固化程度提高，脆性趋势逐渐增大，基材剪切破坏时间逐渐提前。对比图 4 中曲线（c）与曲线（d），可见同种配比的基材随养生龄期的延长，基材峰值应力对应位移不断减小，基材剪应力增长段变短，曲线应力增长段斜率明显增大，应力增长速率随龄期的延长不断加快，基材强度明显增大。综上，水泥与秸秆掺量较低时，基材剪切变形以塑性变形为主，剪应力开始随垂直压力增大缓慢增大，到一定值后基本保持不变，且剪应力较小；随着养生龄期的延长与水泥和秸秆掺量的增加，剪切变形以弹塑性变形为主，剪应力迅速增大，且剪切位移越大基材剪应力越大，部分试样出现明显峰值（试验养生期末 T4-11 配
【参考文献】：
期刊论文
[1]土地利用方式对雅江中游土壤理化性质及颗粒分形特征的影响[J]. 梁博,林田苗,任德智,聂晓刚,万丹,喻武,赵薇. 土壤. 2018(03)
[2]基于加权Topsis法综合评价典型滩涂围垦区土壤质量演变[J]. 孙蓓婷,高超,张燕. 中国生态农业学报. 2018(02)
[3]废弃矿山破碎岩质边坡地质环境治理[J]. 欧哲,王铁,杨家富,罗国庆. 金属矿山. 2017(07)
[4]干湿交替对土壤性质影响的研究[J]. 张素,熊东红,校亮,杨丹,张宝军,吴汉. 土壤通报. 2017(03)
[5]植物根系生长形态对边坡浅层稳定性影响数值研究[J]. 陈潮,张俊云,赵晓黎,高胜君,明明. 长江科学院院报. 2017(04)
[6]高陡岩质边坡生态修复过程中植物群落与地下生境特征研究[J]. 袁磊,周建伟,温冰,欧虹兵. 西北林学院学报. 2017(02)
[7]水泥水化机理及聚合物外加剂对水泥水化影响的研究进展[J]. 孔祥明,卢子臣,张朝阳. 硅酸盐学报. 2017(02)
[8]纤维水泥土力学性能的试验研究[J]. 鹿群,郭少龙,王闵闵,高萌. 岩土力学. 2016(S2)
[9]改性钠羧甲基纤维素胶结固化土质边坡机制与抗冲蚀特性研究[J]. 裴向军,杨晴雯,许强,张晓超,黄勇. 岩石力学与工程学报. 2016(11)
[10]华北土石山区土壤溅蚀影响因素分析[J]. 相莹敏,张洪江,程金花,钟莉,郭春梅,刘银山. 中国水土保持科学. 2016(02)
博士论文
[1]喷混植生护坡体系的长期稳定性研究[D]. 罗阳明.西南交通大学 2012
硕士论文
[1]山区干线公路改扩建路堑岩石高边坡稳定性评价及加固技术研究[D]. 彭川.重庆交通大学 2018
[2]坡度对岩石边坡植物根系分布及抗拔力的影响[D]. 徐洪雨.北京林业大学 2013
[3]客土喷播中不同基材配比对边坡的生态防护效果差异研究[D]. 苗蕾.河南农业大学 2008
[4]高速公路边坡生态防护与植物固坡的力学分析[D]. 石明强.武汉理工大学 2007
[5]城市岩质边坡生态防护技术及其工程应用研究[D]. 杨焕辉.湖南大学 2007
[6]水泥土的强度特性、固结机理与本构关系的研究[D]. 郦建俊.西安建筑科技大学 2005
[7]聚丙烯纤维混凝土性能研究及其在隧道工程中的应用[D]. 李华明.西南交通大学 2005
[8]植被护坡技术及综合防护体系研究[D]. 刘世奇.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2004
[9]土壤结构的分形特征及土壤水分运动模型研究[D]. 刘云鹏.西北农林科技大学 2002
本文编号：2996598
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