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微生物介导碳酸盐/磷酸盐沉淀技术修复铅(Pb)污染地下水和黄土的影响机理研究 被引量:1
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作者 秦鹏 郑文杰 +3 位作者 薛中飞 王琳 吕鑫江 何文杰 《土木工程学报》 北大核心 2025年第1期101-110,125,共11页
中国西北金属矿藏开发利用虽加速当地经济发展,然而不当的含铅(Pb)废水处置将导致场地污染,对周边生态环境和人类健康造成极大威胁。该研究分别探究了微生物介导碳酸盐沉淀(MICP)技术和微生物介导磷酸盐沉淀(MIPP)技术修复铅污染地下水... 中国西北金属矿藏开发利用虽加速当地经济发展,然而不当的含铅(Pb)废水处置将导致场地污染,对周边生态环境和人类健康造成极大威胁。该研究分别探究了微生物介导碳酸盐沉淀(MICP)技术和微生物介导磷酸盐沉淀(MIPP)技术修复铅污染地下水和黄土的潜力,并对二者修复效率和内在影响机理进行深入分析。试验结果发现,巴氏芽孢八叠球菌在酸性条件解脲能力较差导致尿素水解程度较低,得到的修复效率仅为10.82%,且矿化产物碳酸铅(PbCO3)和碱式碳酸铅(Pb3(CO3)2(OH)2)化学稳定性低;而巨大芽孢杆菌在酸性条件下表现出较强的解磷能力,仍可以得到80%以上的修复效率,且矿化产物磷氯铅矿(Pb5(PO4)3Cl)化学稳定性高,微观试验识别的矿化产物是以细菌为成核位点的共沉淀结构(Ca2Pb3(PO4)3Cl矿物与磷酸盐矿物),降低了Pb2+再次迁移扩散的概率。铅污染黄土修复试验中,巨大芽孢杆菌得到修复效率较高且赋存形态主要为铁锰氧化态Pb,相较巴氏芽孢八叠球菌修复后的碳酸盐结合态Pb具有更高的化学稳定性和更低的生态毒性。 展开更多
关键词 微生物介导碳酸盐沉淀(MICP) 微生物介导磷酸盐沉淀(MIPP) 铅污染地下水 铅污染黄土 修复效率
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弱渗透性土中地下结构承受水压规律试验研究 被引量:1
2
作者 梁泽田 郑山锁 +3 位作者 刘晓航 胡文乐 杜宜阳 宋枳含 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期83-96,共14页
为合理评估地下结构在使用寿命周期内的抗浮性能,设计一种多功能模型试验系统,模拟不同水力梯度作用下重塑黄土和粉质黏土中孔隙水压力的传递过程,开展竖向渗流条件和侧向渗流条件下两种土体介质中地下结构承受水压变化规律试验;基于修... 为合理评估地下结构在使用寿命周期内的抗浮性能,设计一种多功能模型试验系统,模拟不同水力梯度作用下重塑黄土和粉质黏土中孔隙水压力的传递过程,开展竖向渗流条件和侧向渗流条件下两种土体介质中地下结构承受水压变化规律试验;基于修正K-C(Kozeny-Carman)渗流理论提出用于描述弱渗透性土体介质中孔压竖向传递的数学模型。研究结果表明:在相同水力梯度作用下粉质黏土中同一测点的孔压值较重塑黄土中小,且趋于稳定所需时间较长;当两种土体介质中发生竖向渗流或侧向渗流时,地下结构承受的水压均比理论静水压力小;所提出的数学模型能够较好地描述重塑黄土和粉质黏土介质中孔压的传递过程;在实际工程中,应考虑结构自身对地下渗流场的影响和特殊土体介质对孔隙水渗流的影响,从而实现更合理的抗浮设计。 展开更多
关键词 水浮力 地下结构 模型试验 孔隙水压力 阻挡效应
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Cu^(2+)在HPMC改性膨润土中的吸附和扩散行为
3
作者 王宝 胡业昊 +2 位作者 朱佳佳 张迪 周浩然 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第4期127-133,共7页
开展穿透扩散试验(Through-Diffusion Test),研究重金属Cu^(2+)在羟丙基甲基纤维素(HPMC)改性膨润土中的吸附和扩散行为,并与未改性膨润土进行比较。同时,使用污染物运移模拟软件Pollute V7.0定量评估HPMC改性对膨润土截污性能的影响。... 开展穿透扩散试验(Through-Diffusion Test),研究重金属Cu^(2+)在羟丙基甲基纤维素(HPMC)改性膨润土中的吸附和扩散行为,并与未改性膨润土进行比较。同时,使用污染物运移模拟软件Pollute V7.0定量评估HPMC改性对膨润土截污性能的影响。研究结果表明,当HPMC的添加量为2%和5%时,Cu^(2+)在膨润土上的吸附量分别减小了40%和46%,而扩散速度分别降低了7%和34%。Pollute V7.0的模拟计算结果显示,添加2%和5%的HPMC,可将膨润土对Cu^(2+)的截污性能分别提高1.32倍和2.58倍。研究结果可为HPMC改性膨润土截污性能评估提供基础参数。 展开更多
关键词 土工复合膨润土衬垫 膨润土 羟丙基甲基纤维素 扩散 吸附
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生物反应墙联合电动修复铜污染黄土试验研究
4
作者 王琳 郑文杰 +1 位作者 薛中飞 吕鑫江 《土木工程学报》 北大核心 2025年第8期82-90,共9页
文章提出一种改进的电动反应装置,联合电动技术和生物反应墙(PRB),此PRB内引入酶促碳酸盐沉淀(EICP)技术,考虑单次EICP处理、多次EICP处理、pH调控以及氨氮去除,从而缓解电动修复中阴极附近聚焦效应的问题,进一步提高去除效率,并解决二... 文章提出一种改进的电动反应装置,联合电动技术和生物反应墙(PRB),此PRB内引入酶促碳酸盐沉淀(EICP)技术,考虑单次EICP处理、多次EICP处理、pH调控以及氨氮去除,从而缓解电动修复中阴极附近聚焦效应的问题,进一步提高去除效率,并解决二次污染。结果表明:PRB与阴极电解液槽两者对去除效率的提升均有显著贡献,使黄土中残余的铜离子减少20%以上。因多次的EICP处理还增加阳极附近碳酸根离子和铜离子结合的概率,反而降低PRB对去除效率的贡献,引入pH调控解决上述问题。多次的EICP处理也因为铜氨络合物的生成缓解阴极附近的聚焦效应,pH调控降低了阴极附近区域的pH值,一定程度上缓解了该处的聚焦效应,提高阴极电解液槽对去除效率的贡献。氨氮去除不仅解决二次污染的问题,将土中的氨氮降低55%~100%,提高铜离子沉淀在PRB内的百分比。 展开更多
关键词 酶诱导碳酸盐沉淀 电动修复 黄土 生物可渗透反应墙
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酶促碳酸盐与磷酸盐技术矿化铜(Cu)污染黄土的试验及内在影响机理研究
5
作者 吕鑫江 郑文杰 +3 位作者 王琳 薛中飞 秦鹏 何文杰 《土木工程学报》 北大核心 2025年第7期87-97,共11页
文章通过酶诱导碳酸盐沉淀法(EICP)和磷酸盐沉淀法(EIPP)进行铜(Cu)溶液和铜污染黄土的修复试验,并使用Visual MINTEQ软件和XRD微观测试探究沉淀形态,揭示修复机理。在Cu浓度5~50mmol/L,EICP方法中脲酶完全失活,固化效率为0%。添加壳聚... 文章通过酶诱导碳酸盐沉淀法(EICP)和磷酸盐沉淀法(EIPP)进行铜(Cu)溶液和铜污染黄土的修复试验,并使用Visual MINTEQ软件和XRD微观测试探究沉淀形态,揭示修复机理。在Cu浓度5~50mmol/L,EICP方法中脲酶完全失活,固化效率为0%。添加壳聚糖后,脲酶活性有所提高,此时的Cu^(2+)固化效率范围在17.8%~92.3%;而EIPP方法中所用的植酸酶并未失活,Cu^(2+)固化效率在98%以上。通过Visual MINTEQ软件模拟和XRD微观试验可知,EICP中矿物沉淀为孔雀石(Cu_(2)(OH)_(2)CO_(3)),同时伴有铜氨络合物,正是这一络合物的存在降低了Cu^(2+)固化效率,而EIPP中矿物沉淀仅有磷酸铜(Cu_(3)(PO_(4))_(2))。土柱试验中,EICP技术主要将游离态Cu矿化为碳酸盐结合态Cu,EIPP技术则是矿化为更稳定的铁锰氧化态Cu。当Cu浓度为4000mg/kg时,EICP和EIPP的固化效率为77.3%和100.0%,突出了EIPP技术修复Cu污染的显著优势。 展开更多
关键词 酶促矿化 酶活性 沉淀形态 固化效率
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大温差下乌兹别克斯坦盐渍土力学特性及路基边坡稳定性研究
6
作者 郑方 宋战平 +3 位作者 王加辉 刘乃飞 张玉伟 王燕 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第S1期149-153,共5页
随着国家“一带一路”倡议的深入推进,中亚等丝路沿线国家盐渍土地区的交通基础设施建设急剧增加,受特殊气候条件的影响,盐渍土道路工程建设中易出现沉陷、边坡失稳等工程问题。以乌兹别克斯坦A380公路项目为依托,基于大温差冻融循环及... 随着国家“一带一路”倡议的深入推进,中亚等丝路沿线国家盐渍土地区的交通基础设施建设急剧增加,受特殊气候条件的影响,盐渍土道路工程建设中易出现沉陷、边坡失稳等工程问题。以乌兹别克斯坦A380公路项目为依托,基于大温差冻融循环及不固结不排水三轴剪切试验,研究大温差下不同冻融循环次数及含盐量下盐渍土的破坏强度及抗剪强度参数的演化规律;对不同含盐量、不同冻融循环次数下的路基边坡稳定性进行数值模拟分析。结果表明:在不同冻融循环次数及含盐量下,随着含盐量增加,破坏强度不断减小呈线性衰减特征,黏聚力和内摩擦角呈二次函数衰减特征;随着冻融循环次数增加,破坏强度及黏聚力不断减小,呈对数函数衰减特征,而内摩擦角呈对数函数的增长特征;盐渍土路基边坡安全系数随着含盐量和冻融循环次数的增加均呈现不断减小的特征。 展开更多
关键词 大温差 盐渍土 冻融循环 抗剪强度 边坡稳定性
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深埋石英砂岩三轴分级蠕变特性研究
7
作者 陈浩哲 邵珠山 +3 位作者 靳冬冬 张喆 孙钰雯 朱意明 《应用力学学报》 北大核心 2025年第2期358-366,共9页
岩爆发生的时间滞后性与深埋隧洞内围岩的蠕变力学特性密切相关,故本研究采用三轴分级加载方式对不同含水状态下深埋石英砂岩进行了蠕变力学试验。试验结果表明:当处于高应力水平时,水对岩石的弱化效果更加明显,围压效应的束缚作用降低... 岩爆发生的时间滞后性与深埋隧洞内围岩的蠕变力学特性密切相关,故本研究采用三轴分级加载方式对不同含水状态下深埋石英砂岩进行了蠕变力学试验。试验结果表明:当处于高应力水平时,水对岩石的弱化效果更加明显,围压效应的束缚作用降低了水的弱化程度以减缓岩石的蠕变失效进程且提升了岩石强度。在干燥状态下石英砂岩的体积变形较饱和状态呈现“锯齿”状的波动演化形态。水的弱化作用使体积扩张变形在随时间的演化过程中表现出延性特征,围压效应则抑制了变形程度并压缩了变形调整空间。应力水平与对数蠕变应变率关系随着含水率的增加呈向左移动的趋势,随着围压上升而向右移动。干燥与饱和状态岩石在单轴条件分别呈现出以剪切为主、剪切与劈裂并存的失效模式,围压效应下的干燥试件仍以剪切破坏为主,饱和试件则在剪切与劈裂破坏共存中趋向于剪切破坏。 展开更多
关键词 石英砂岩 蠕变 含水状态 围压 时间滞后性
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改良外部吸附装置强化铜铅污染黄土电动去除效率的试验及内在机理研究
8
作者 康农波 郑文杰 +1 位作者 胡文乐 文少杰 《土木工程学报》 北大核心 2025年第6期80-90,共11页
以人工配制铜铅污染黄土为研究对象,使用改良的吸附装置并结合电动修复技术,研究污染黄土铜铅金属离子迁移规律,分析以未控制阴极电解液为空白对照组,基于自主研发的改良外部装置在石墨烯与生物炭吸附作用下,通过对电动修复过程中力学... 以人工配制铜铅污染黄土为研究对象,使用改良的吸附装置并结合电动修复技术,研究污染黄土铜铅金属离子迁移规律,分析以未控制阴极电解液为空白对照组,基于自主研发的改良外部装置在石墨烯与生物炭吸附作用下,通过对电动修复过程中力学参数的影响规律及两种吸附材料的内部结构的研究,揭示两种材料对铜铅重金属离子的去除效率及内在机理。结果表明:石墨烯作为外部吸附装置材料能够显著降低阴极附近的沉淀现象,使得整个环境体系利于阴阳离子的迁移,能够显著提高电导率,从而提高电流和电渗流,强化电动修复去除效率,进一步说明外部吸附装置去除铜铅重金属污染黄土的有效性及强化去除的可行性;基于改良设备下,石墨烯作为外部吸附材料的铜铅离子去除效率高于生物炭,这与其自身的内部结构有关。该文提出的采用石墨烯吸附并结合改良装置是一种新的强化电动去除效率的方法。 展开更多
关键词 黄土 电动修复 外部吸附 去除效率 石墨烯
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陕西泾阳某黄土滑坡土的分散性试验研究 被引量:2
9
作者 郑文杰 蒋鑫 +2 位作者 吕玉蒙 张励 吴艾芳 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2022年第3期317-324,共8页
分散性土一直为岩土工程中的重要研究问题之一,在工程上容易引起管涌、路基失稳等破坏.目前判别土的分散性试验主要有双比重计试验、针孔试验、碎块试验、孔隙水可溶性阳离子试验和交换性钠离子百分比试验等5种,但判别标准和结果各不相... 分散性土一直为岩土工程中的重要研究问题之一,在工程上容易引起管涌、路基失稳等破坏.目前判别土的分散性试验主要有双比重计试验、针孔试验、碎块试验、孔隙水可溶性阳离子试验和交换性钠离子百分比试验等5种,但判别标准和结果各不相同,无法明确判定土的分散性.有学者提出通过赋予各试验方法所得结果不同权重的方法进行综合判别,该方法得到了广泛应用和推广.作为公认的多种鉴别方法中最为直接可靠的针孔试验,由其得出的结果比较有说服力.因此,需要进行一系列的针孔试验,判断陕西泾阳某滑坡土的分散性,以期望提供治理滑坡灾害方面的建议. 展开更多
关键词 分散性土 针孔试验 判别准则 滑坡灾害
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深部硬脆性岩石分数阶蠕变损伤模型研究 被引量:1
10
作者 邵珠山 朱意明 +3 位作者 陈浩哲 韩邹红 黄新彩 张媛媛 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期853-860,共8页
硬脆性岩石与软弱岩石一样会发生蠕变破坏,因此研究其蠕变特性对围岩的稳定性具有重要意义。假设黏滞系数与初始弹性模量的幂次方成正比,以此表征岩石初始的软硬和致密状态对其蠕变行为的影响,提出一种改进的分数阶非线性黏滞体,以描述... 硬脆性岩石与软弱岩石一样会发生蠕变破坏,因此研究其蠕变特性对围岩的稳定性具有重要意义。假设黏滞系数与初始弹性模量的幂次方成正比,以此表征岩石初始的软硬和致密状态对其蠕变行为的影响,提出一种改进的分数阶非线性黏滞体,以描述衰减和稳定蠕变阶段的黏弹性特征;根据连续损伤力学理论,引入损伤因子,建立了考虑时效损伤的分数阶非线性损伤黏塑性体,以描述加速蠕变阶段的力学行为。将胡克体、改进分数阶非线性黏滞体和分数阶非线性损伤黏塑性体串联,建立一个硬脆性岩石非线性蠕变损伤模型,并验证其合理性,试验曲线与模型理论曲线吻合良好,说明该模型能较好描述硬脆性岩石蠕变全过程。对模型参数进行敏感性分析,讨论其对蠕变行为的影响,结果表明相关参数对准确描述硬脆性岩石的蠕变特征有重要作用。 展开更多
关键词 蠕变模型 硬脆性岩石 分数阶微积分 时效损伤
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间歇式运行模式下黄土地基中能量桩热-力特性模型试验 被引量:1
11
作者 曹卫平 李清源 +2 位作者 赵敏 吴奇兴 李庆 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期123-134,共12页
能量桩是将传统桩基与地源热泵相结合的一种建筑节能新技术。为研究黄土地层中能量桩热交换效率及承载变形特性,了解黄土饱和状态对能量桩热交换效率、桩土温度、桩土沉降及桩身轴力、摩阻力的影响规律,开展间歇式运行模式下黄土处于天... 能量桩是将传统桩基与地源热泵相结合的一种建筑节能新技术。为研究黄土地层中能量桩热交换效率及承载变形特性,了解黄土饱和状态对能量桩热交换效率、桩土温度、桩土沉降及桩身轴力、摩阻力的影响规律,开展间歇式运行模式下黄土处于天然湿密状态及饱和状态的能量桩模型试验。试验采用的黄土为人工配制黄土,模型桩为内置单U形换热管的现浇钢筋混凝土桩。试验结果表明:黄土中能量桩具有较高的热交换效率,黄土饱和时能量桩的热交换效率大于黄土处于天然湿密状态,随着无量纲直径D/L的增大,能量桩的热交换效率增加。不论黄土处于天然湿密状态还是饱和状态,桩顶沉降呈现出棘轮形式并随冷热循环次数增加逐渐增大。热循环、冷循环对能量桩的承载力影响不同,经过每一个完整的冷热循环后,桩的承载力均降低了。该文还建立了计算能量桩热交换效率的新公式,该公式考虑了桩身侧表面积及循环液与初始地温差的影响。 展开更多
关键词 能量桩 承载变形特性 冷热循环 黄土 模型试验
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融雪剂对沥青分子平衡稳定性和黏附性影响的动力学模拟 被引量:1
12
作者 张倩 王鹏淘 +2 位作者 常开朗 唐翠仁 戚红星 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期624-632,共9页
为研究融雪剂溶液对沥青分子结构平衡稳定性和黏附性的影响,采用分子动力学构建各融雪剂溶液在沥青分子内部扩散的模型和沥青-溶液-集料氧化物界面模型,计算得到模拟体系的自由体积分数,以此来表征融雪剂溶液的侵入对沥青分子结构平衡... 为研究融雪剂溶液对沥青分子结构平衡稳定性和黏附性的影响,采用分子动力学构建各融雪剂溶液在沥青分子内部扩散的模型和沥青-溶液-集料氧化物界面模型,计算得到模拟体系的自由体积分数,以此来表征融雪剂溶液的侵入对沥青分子结构平衡稳定性的影响,并利用相对浓度分布和黏附能表征融雪剂对沥青黏附性的影响。结果表明:分子动力学模拟建立的12种四组分沥青分子模型温度和能量符合平衡条件;融雪剂溶液会降低沥青分子结构的平衡稳定性。采用在无溶液和有溶液状态下黏附能的比值ER来表征融雪剂对沥青-集料黏附性的影响,其中NaCl影响最为显著,其次为各醋酸盐,NaNO_(2)的影响较弱。融雪剂溶液的侵入会削弱集料表面沥青质和胶质的高浓度分布,使饱和酚更易聚集在集料表面较远端,对集料表面芳香酚分布的影响则较小。 展开更多
关键词 融雪剂 沥青 分子动力学 分子结构平衡稳定性 黏附能
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基于三维隔震的穿越地裂缝地铁车站地震反应控制研究
13
作者 熊仲明 陈帜 +2 位作者 许健健 陈轩 阿鑫 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期36-48,共13页
穿越地裂缝地铁车站易发生严重地震破坏。文章基于地震动作用下地裂缝场地双向变形特征和结构破坏机理,探究穿越地裂缝地铁车站中柱三维隔震的适用性。考虑土与结构相互作用,建立穿越地裂缝地铁车站三维隔震结构数值模型。采用动力时程... 穿越地裂缝地铁车站易发生严重地震破坏。文章基于地震动作用下地裂缝场地双向变形特征和结构破坏机理,探究穿越地裂缝地铁车站中柱三维隔震的适用性。考虑土与结构相互作用,建立穿越地裂缝地铁车站三维隔震结构数值模型。采用动力时程分析法,以无隔震与水平隔震结构为对比工况,研究穿越地裂缝地铁车站的三维隔震效果,并进一步揭示隔震机理。结果表明:单一的中柱水平隔震难以满足结构的地震反应控制需求;三维隔震支座不仅显著降低了中柱的地震反应,而且有效削弱了地震动作用下地裂缝上、下盘相对沉降对支座隔震效果和中柱抗震能力的不利影响,从而维持较高的减震水平;三维隔震后,车站结构侧墙内力增大而层间位移角的变化与其埋深、地震动强度与频谱特性等因素有关,车站结构顶、底板内力和变形均增大;车站结构抗震薄弱构件由中柱转变为顶板,而中柱和侧墙等竖向承载构件不发生严重地震破坏,避免结构倒塌。研究以期为地裂缝场地地下框架结构的灾变控制提供参考依据。 展开更多
关键词 地裂缝 三维隔震 地铁车站 时程分析
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融雪剂离子在沥青中的渗透行为分析
14
作者 张倩 王鹏淘 +2 位作者 常开朗 冯伟 裴晓梅 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期19-27,共9页
为研究融雪剂离子在沥青中的渗透扩散行为,采用A_(3) N(由醋酸盐、NaNO_(2)和尿素配制而成)、Ca(CH_(3)COO)_(2)、Mg(CH_(3)COO)_(2)、KCH_(3)COO、NaCl和NaNO_(2)共6种融雪剂对沥青进行渗透实验,通过三大指标的变化分析融雪剂对沥青稠... 为研究融雪剂离子在沥青中的渗透扩散行为,采用A_(3) N(由醋酸盐、NaNO_(2)和尿素配制而成)、Ca(CH_(3)COO)_(2)、Mg(CH_(3)COO)_(2)、KCH_(3)COO、NaCl和NaNO_(2)共6种融雪剂对沥青进行渗透实验,通过三大指标的变化分析融雪剂对沥青稠度、塑性和高温稳定性的影响。利用离子色谱仪检测融雪剂溶液中离子浓度的变化,分析融雪剂阳、阴离子的渗透扩散规律。基于各浸泡周期融雪剂阳、阴离子浓度的变化,运用Fick定律分析各融雪剂离子在沥青中的渗透扩散行为。结果表明:经融雪剂浸泡后,基质沥青和SBS改性沥青的稠度和塑性增大,且NaCl对稠度和塑性的影响最大,而醋酸盐和A 3 N使沥青的高温稳定性降低,NaNO_(2)和NaCl会提高沥青的高温稳定性;融雪剂离子在基质沥青中的渗透性强于SBS改性沥青,阳、阴离子扩散强度最大分别为KCH_(3)COO中的K^(+)和Mg(CH_(3)COO)_(2)中CH_(3)COO^(-),经过5周期的渗透,基质沥青和SBS改性沥青上方融雪剂溶液中K^(+)浓度降幅分别为27.59%和16.89%,CH_(3)COO^(-)的浓度降幅分别为35.16%和19.38%;Fick定律扩散模型可较好描述沥青对各离子吸附量的变化,其中阳离子吸附量的非线性拟合优度高于阴离子,更易被量化分析。 展开更多
关键词 道路工程 离子渗透行为 Fick定律 融雪剂
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微生物诱导碳酸盐沉淀修复铜污染黄土的试验研究 被引量:3
15
作者 谢毅鑫 郑文杰 +1 位作者 薛中飞 王琳 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期443-450,共8页
利用微生物诱导碳酸盐沉淀修复重金属污染场地是一种具有较大潜力和应用前景的修复技术。然而,由于在生物矿化应用于西北地区污染场地时黄土中富含的碳酸盐、各种矿物以及周围环境酸碱度(pH值)对重金属赋存形态影响甚剧,其中的内在影响... 利用微生物诱导碳酸盐沉淀修复重金属污染场地是一种具有较大潜力和应用前景的修复技术。然而,由于在生物矿化应用于西北地区污染场地时黄土中富含的碳酸盐、各种矿物以及周围环境酸碱度(pH值)对重金属赋存形态影响甚剧,其中的内在影响机制仍有待更进一步的探究。通过一维土柱试验考虑不同Cu(II)浓度(500、2000 mg/kg和4000 mg/kg)来制备污染黄土试件,后通过注入不同体积(50m L和100m L)的细菌胶结液对其进行修复,以Tessier顺序提取、土壤pH值测量和X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析不同深度土样的修复效率。结果表明,注入细菌胶结液可将可交换态的Cu转变为生物毒性更低的赋存形态(比如碳酸盐结合态Cu),然而当Cu(II)浓度较低(500 mg/kg)时,未见类似的Cu赋存形态转变。因为土柱不同深度土样Cu赋存形态的转化与周围环境pH值紧密相关,且pH值与注入细菌胶结液的体积呈正比关系,碱性环境进一步促进了Cu和黄土中矿物的配位吸附,但是当碱性环境进一步提高时,修复效率因铜氨络合物的生成而显著降低。这些发现强调了将微生物诱导碳酸盐沉淀(microbially induced carbonate precipitation,MICP)技术应用于铜污染场地复原治理的潜力。 展开更多
关键词 生物矿化 铜污染黄土 细菌胶结液 配位吸附 铜氨络合物
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倾斜煤系地层大断面客专隧道大变形原因分析及处置 被引量:4
16
作者 康宝祥 宋战平 +3 位作者 张庆贺 许晓静 周冠南 潘红伟 《土木与环境工程学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第2期89-99,共11页
针对沪昆铁路刘家庄隧道穿越煤系地层施工中发生的大变形现象,基于理论分析、数值模拟和现场监测方法,分析隧道发生大变形的原因,推导并验证了产生大变形的起始位置,得到了掌子面上方煤层单元体沿倾斜面方向的应力状态与隧道进入含倾斜... 针对沪昆铁路刘家庄隧道穿越煤系地层施工中发生的大变形现象,基于理论分析、数值模拟和现场监测方法,分析隧道发生大变形的原因,推导并验证了产生大变形的起始位置,得到了掌子面上方煤层单元体沿倾斜面方向的应力状态与隧道进入含倾斜煤系地层水平距离之间的变化规律,对倾斜煤层单元体与初期支护结构的应力与变形进行了分析。结果表明:掌子面上方煤体单元应力状态变化随掌子面进入倾斜煤层下方水平距离的增加,围岩经历挤压、压剪和剪切滑移3个变形阶段。围岩大变形与初期支护结构破坏均发生在剪切滑移阶段的初期,应在压剪变形阶段结合现场监测数据对掌子面进行喷射混凝土封闭、注浆加固掌子面上方松散煤层和加强初期支护结构刚度等措施以预防隧道产生大变形。 展开更多
关键词 隧道工程 煤系地层 围岩大变形 破坏机理 数值模拟
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用BBM模型模拟非饱和重塑黄土的变形强度特性 被引量:1
17
作者 郑方 邵生俊 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1665-1674,共10页
对非饱和土BBM模型进行分析、研究、验证,并做进一步的修正,从而使模型更符合非饱和黄土的基质吸力的变化规律。对文献中等b等σ3且b=0应力路径下的BBM模型的迭代计算方法进行修正,进而给出等b等p且b=0时的BBM模型的迭代计算方法。基于... 对非饱和土BBM模型进行分析、研究、验证,并做进一步的修正,从而使模型更符合非饱和黄土的基质吸力的变化规律。对文献中等b等σ3且b=0应力路径下的BBM模型的迭代计算方法进行修正,进而给出等b等p且b=0时的BBM模型的迭代计算方法。基于非饱和黄土的控制吸力真三轴试验下的相关试验结果,求得BBM模型的相关模型参数,并利用相应的计算方法对等b等p且b=0路径下的非饱和黄土试验结果进行预测。考虑对于非饱和黄土,相关模型参数随基质吸力的非线性变化关系,采用一个双曲线函数关系式对BBM模型进行修正,并对修正后的模型进行验证,结果显示修正后模型整体预测结果理想,尤其是对于低吸力低净平均应力下的预测结果较原始模型更为理想。 展开更多
关键词 非饱和黄土 基质吸力 本构模型 应力状态 模型参数
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高温作用下非饱和黄土裂隙演化及其定量分析
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作者 赵再昆 王铁行 +4 位作者 张亮 金鑫 鲁洁 阮嘉斌 邢昱 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1297-1308,共12页
黄土地区采用热减湿工法加固基坑边坡具有潜在应用价值,科学评价高温减湿黄土的裂隙演化是验证该加固工法可行性的关键环节。利用自制试验装置,进行了不同初始干密度和初始含水率的非饱和黄土在50~200℃温度水平下的裂隙演化试验,观察... 黄土地区采用热减湿工法加固基坑边坡具有潜在应用价值,科学评价高温减湿黄土的裂隙演化是验证该加固工法可行性的关键环节。利用自制试验装置,进行了不同初始干密度和初始含水率的非饱和黄土在50~200℃温度水平下的裂隙演化试验,观察了土样含水率和表层裂隙变化,通过试验图像处理定量分析了裂隙率r、裂隙总长L、分形维数D、裂隙平均宽度W等裂隙指标随温度的变化规律。分析结果显示:随着温度水平提高,r、L、D均有所提高,W变化不明显;初始干密度的提高使r、L、D明显减小,使W明显提高;初始含水率的升高使r、L、D、W显著提高。高温作用显著改变土体的起裂模式,100℃临界温度作用下土体的起始裂隙快速出现,这可能与高压水蒸气的不均匀挤压有关。高温极大加快裂隙演化进程,但超过100℃后,继续升温对裂隙演化的加速幅度不大。从断裂力学的角度分析了高温作用下黄土裂隙开裂和扩展的力学机制,揭示了高温黄土裂隙演化机制。基于基质吸力对裂隙演化的重要影响,建立了考虑高温的基质吸力公式,在一定程度上揭示了高温对基质吸力的显著影响。 展开更多
关键词 黄土 裂隙演化 高温 初始含水率 初始干密度
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基于微胶囊技术的自愈碳酸盐沉淀材料修复强酸环境下的含铅废水研究
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作者 薛中飞 郑文杰 +2 位作者 王琳 谢毅鑫 秦鹏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期115-122,共8页
铅(Pb)金属的积累会对周围环境造成严重威胁,并对肝脏和肾脏造成损害。在过去的几年里,微生物诱导碳酸盐沉淀(microbial-induced carbonate precipitation,简称MICP)技术由于其较好的可操作性已被广泛应用于污染场地复原再利用。然而,... 铅(Pb)金属的积累会对周围环境造成严重威胁,并对肝脏和肾脏造成损害。在过去的几年里,微生物诱导碳酸盐沉淀(microbial-induced carbonate precipitation,简称MICP)技术由于其较好的可操作性已被广泛应用于污染场地复原再利用。然而,极端环境(比如强酸条件)会导致碳酸盐沉淀的降解,增加Pb^(2+)迁移扩散和二次环境污染风险。将基于微胶囊技术的自愈碳酸盐沉淀材料应用于含铅废水修复,其研究结果表明,在孢子萌发阶段微胶囊不仅防止了孢子受到恶劣pH条件的威胁,而且为孢子的生长和繁殖提供了肌苷和酵母提取物等营养来源,还为它们的附着提供了额外的位点,进而实现了细菌孢子与Pb^(2+)的成核,最终达到90%以上的修复效率。从扫描电子显微镜(scanning electron microscope,简称SEM)、扫描电子显微镜与能谱仪(scanning electron microscope with energy dispersive X-ray spectroscopy,简称SEM-EDS)和X射线衍射(X-ray diffraction,简称XRD)等细观测试中识别了白铅矿和方解石矿物,而在傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrum,简称FTIR)测试中证实胞外聚合物(extracellular polymeric substance,简称EPS)的存在,这些细观测试结果证实了细菌孢子和矿化产物共同参与了Pb^(2+)的修复。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸盐沉淀 微胶囊 自愈修复 沉淀动力学 矿化效率
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基于矿物溶解理论的砂岩化学损伤动态模型
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作者 梁艳玲 霍润科 +3 位作者 宋战平 穆彦虎 秋添 宋子羿 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期159-165,共7页
酸腐蚀环境下岩石物理力学性质的劣化本质上由岩石矿物的溶解引发的孔隙微裂隙的扩展贯通所致。为研究酸性环境下砂岩矿物的溶解特性,选择pH=1、3的盐酸溶液为腐蚀环境,借助X射线衍射试验鉴定砂岩矿物成分及含量,测试不同浸泡周期下溶液... 酸腐蚀环境下岩石物理力学性质的劣化本质上由岩石矿物的溶解引发的孔隙微裂隙的扩展贯通所致。为研究酸性环境下砂岩矿物的溶解特性,选择pH=1、3的盐酸溶液为腐蚀环境,借助X射线衍射试验鉴定砂岩矿物成分及含量,测试不同浸泡周期下溶液的pH值、阳离子浓度、岩样的质量及其纵波波速,并通过矿物溶解理论与化学动力学原理,建立反映整个腐蚀过程的砂岩化学损伤动态模型。研究结果表明:酸性环境下砂岩的损伤主要由长石和方解石的溶解所致,矿物溶解反应分为界面吸附、界面交换、解吸附三个步骤,且步骤最慢者对整个反应起控制作用。矿物溶解速率与H+浓度的n次幂成正比,且0<n≤1,其数值与矿物自身特性和溶液pH值有关。酸-岩反应具有较强的时间依赖性,其速率随腐蚀时间的延长逐渐减小而后趋于稳定,且溶液pH值越小,腐蚀时间越长,砂岩劣化越严重。pH=1、3的盐酸溶液作用下,通过化学损伤模型得到的砂岩孔隙度与通过纵波波速得到的孔隙度随腐蚀时间的变化规律具有较好的一致性,验证了模型的有效性与合理性。研究结果可为酸化学环境下岩体工程的安全性评估与灾害防治提供理论参考。 展开更多
关键词 砂岩 矿物溶解 化学损伤模型 孔隙度 纵波波速
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