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《武汉大学》 2010年
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植被混凝土冻融效应试验研究

周明涛  
【摘要】:在西部大开发战略的推动下,我国西部高寒地区的基础建设日益增多,众多基础设施在给人们生活及生产带来便利的同时也无情的毁损了沿途的陆地植被,并形成了大面积的无植被覆盖的裸露边坡。植被混凝土作为一种优良的人工生态基材,可修复陆地边坡受损植被并对其进行浅层防护,然而从其应用的地域范围来看,当前它仅实施在我国华南、华中及西南等气温条件较高的地区。考察国内边坡植被修复的其它常用人工基材,其应用区域工况与植被混凝土大致相仿,至今尚未发现成功修复高寒地区边坡植被的相关报道。 基于此,本文以植被混凝土为研究对象,在试验研究其冻胀与融沉特性的前提下,结合水泥土抗冻改良措施,提出了高寒地区受损陆地边坡植被修复的适宜人工生态基材。论文的主要工作内容如下: (1)以冷端温度T、含水率ω、植生土土质为影响因素,对植被混凝土进行不同水平的单因素和三因素四水平正交冻胀试验,着重探讨植被混凝土在不同初始条件下单向冻结时冻胀率与各因素之间的变化关系。试验结果表明,植生土土质、含水率与冷端温度对植被混凝土的冻胀特性均有所影响,且其影响的强弱顺序为:植生土土质含水率冷端温度;含水率增大或冷端温度升高,植被混凝土的冻胀率均增大,但对于粘土配制的植被混凝土而言,含水率中间存在一个转折点,在转折点两边不同的范围内,冻胀率的变化幅度存在较大差异;其他条件都相同时,粘土配制的植被混凝土的冻胀效应明显强烈于砂土配制的植被混凝土;以上述结论为基础,建立植被混凝土冻胀预报综合模型。 (2)在冻胀试验的基础上,以冷端温度T、含水率ω、植生土土质、融化温度T'为影响因素,对植被混凝土进行不同水平的单因素和四因素四水平正交融沉试验,着重探讨植被混凝土在不同初始条件下双向融化时融沉系数与各因素之间的变化关系。试验结果表明,植被混凝土的融沉特性受植生土土质、含水率与冷端温度的影响较大,而几乎不受融化温度的影响,且此四因素对其影响的强弱顺序为:植生土土质含水率冷端温度融化温度;含水率增大或冷端温度升高,植被混凝土的融沉系数均增大,但对于粘土配制的植被混凝土而言,含水率中间存在一个转折点,在转折点两边不同的范围内,融沉系数的变化幅度存在较大差异;其他条件都相同时,粘土配制的植被混凝土的融沉效应明显强烈于砂土配制的植被混凝土;以上述结论为基础,建立植被混凝土融沉预报综合模型。 (3)将植被混凝土冻胀与融沉试验结合在一起,探讨其冻融前后抗剪强度与体积变化状况。试验结果表明,冷端温度的变化对植被混凝土抗剪强度指标粘聚力及内摩擦角的影响均较大;含水率仅对植被混凝土粘聚力的影响较大,而对其内摩擦角的影响却比较小;融化温度对植被混凝土抗剪强度的几乎没有影响;植被混凝土在经历一个完整的冻胀与融沉过程后,其试样总体积变化不大,冻融作用仅对基材内部微观结构产生了强烈扰动。 (4)借鉴上述研究成果,在不改变植被混凝土现有配比的前提下,以棕纤维、硅粉及表面活性剂为影响因素,对其进行单因素和三因素五水平正交抗冻改良试验,着重探讨不同因素与水平影响下植被混凝土的质量损失率及相对动弹性模量。试验结果表明,棕纤维、硅粉和表面活性剂均可影响植被混凝土的抗冻性能,且其影响的强弱顺序为:棕纤维表面活性剂硅粉;经过试验优化和验证,得出对植被混凝土抗冻性能增强效益最为显著的复合抗冻改良剂为棕纤维:硅粉:表面活性剂=11:3:0.05,且当掺入量为植生土干质量的1.5%时,改良植被混凝土的抗冻性能约是改良前的4倍;改良植被混凝土植物适应性分析结果显示,由棕纤维、硅粉和表面活性剂复合而成的抗冻改良剂不会对植物生长产生较大影响。 本文针对植被混凝土这一常用人工生态基材,试验研究了其冻胀与融沉特性,并提出了最优抗冻改良剂配比方案及其掺入比,从而在国内首次得出了高寒地区边坡植被修复的适宜人工生态基材。论文研究成果除了对高寒地区陆地边坡植被的修复具有重要的实用价值和理论指导意义之外,其试验设计方法亦可为其它类似人工生态基材的冻融试验研究提供经验参考。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU528

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 于金鹏;基于SR-增强剂的透水/植被混凝土性能研究[D];山东农业大学;2018年
2 玄令志;煤矸石粗骨料抗冻植被混凝土试验研究[D];山东农业大学;2016年
3 高文涛;新型抗冻植被混凝土关键技术及性能研究[D];山东农业大学;2016年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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1 高文涛;新型抗冻植被混凝土关键技术及性能研究[D];山东农业大学;2016年
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3 张奥利;植生型生态再生砖骨料混凝土力学性能的研究[D];山东农业大学;2015年
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5 佟洁;植生型生态混凝土材料制备及其净水性能研究[D];大连理工大学;2014年
6 韩健;植生型生态再生砖瓦混凝土抗压强度和透水性能研究[D];山东农业大学;2014年
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【二级引证文献】
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2 于金鹏;基于SR-增强剂的透水/植被混凝土性能研究[D];山东农业大学;2018年
3 齐强;抗冻植被混凝土降碱植生技术试验研究与应用[D];山东农业大学;2018年
4 朱峰;抗冻透水混凝土研制及其性能研究[D];山东农业大学;2017年
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【二级参考文献】
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7 孙超;许文年;夏振尧;熊诗源;郭萍;;岩质边坡植被混凝土肥力时间变异性研究[J];中国水土保持;2009年04期
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10 秦伟;朱清科;张宇清;赵磊磊;;陕北黄土区生态修复过程中植物群落物种多样性变化[J];应用生态学报;2009年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张婷;人工冻土冻胀、融沉特性试验研究[D];南京林业大学;2004年
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3 记者王慧敏;新疆 破坏植被者将蹲班房[N];人民日报;2003年
4 记者 赵陈;坚决打击破坏生态、植被和原始森林的人与事[N];巴中日报;2011年
5 张波 凡石;“广阔绿根牌植被蛋”在沙漠植树中大显身手[N];大众科技报;2007年
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7 记者 殷雷 通讯员 柏斌;昆阳磷矿复垦植被7000亩[N];昆明日报;2011年
8 郑科 云南省林业科学院;合理利用植被建造技术[N];中国水利报;2005年
9 新疆石河子市 杨光才 王多银;红山植被被滥挖 山下农场受威胁[N];农民日报;2002年
10 通讯员 贺仁生;昆阳磷矿恢复植被3000多亩[N];云南日报;2007年
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3 王佃来;基于遥感图像分析的北京植被状态与变化研究[D];北京林业大学;2013年
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9 陈磊;植被变化和地形对干旱半干旱区天气气候的影响[D];兰州大学;2012年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 申艳琴;半干旱区煤炭开采对植被扰动规律的研究[D];中国矿业大学;2014年
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5 张薇薇;浑善达克沙地天然重叠植被需水量分析研究[D];内蒙古农业大学;2010年
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7 李岸;植被对水流结构影响试验研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
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9 王鑫;1982-2013年江河源区植被变化及其对气候的响应研究[D];兰州大学;2016年
10 唐伟;干旱与半干旱地区侵蚀与植被相互作用模型的研究[D];华北电力大学;2012年
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