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粉煤灰和聚丙烯酰胺固沙效果的風(fēng)洞試驗

發(fā)布日期:2015-01-10 15:03:22

風(fēng)洞,試驗,侵蝕,沙土,粉煤灰,固沙

尋找經(jīng)濟(jì)高效的固沙措施對于防治侵蝕風(fēng)沙危害具有重要意義。該文采用室內(nèi)風(fēng)洞試驗,研究了不同粉煤灰施用率 (10%,20%和30%)的固沙效果及在粉煤灰最佳施用率的基礎(chǔ)上不同聚丙烯醜胺(PAM)施用率(0.05%和0.1%)對其 的強(qiáng)化作用。試驗研究結(jié)果表明,沙土施加粉煤灰后起動風(fēng)速顯著提高,施WpAM進(jìn)一步小幅提高其起動風(fēng)速;粉煤灰 施用率為20%的沙土可以最有效地抵御8 m/s凈風(fēng)和風(fēng)沙流歷時10 min的吹蝕;施加粉煤灰的沙土在14 m/s凈風(fēng)和風(fēng)沙 流歷時10 min的吹蝕條件下發(fā)生中度風(fēng)蝕,其風(fēng)蝕率隨著粉煤灰施用率的增大而呈逐步降低的趨勢;施加粉煤灰和PAM 的沙土可以有效地抵御丨4 m/s風(fēng)沙流歷時30 min的吹蝕;從經(jīng)濟(jì)意義上考慮,推薦粉煤灰施用率為20%和PAM施用率 為0.05%的用量水平處理用于風(fēng)蝕防治。

風(fēng)蝕不僅是侵蝕與塑造地球景觀的基本地貌過程之 一,也是干旱、半干旱以及部分半濕潤地區(qū)土地沙化的 重要因素之一我國當(dāng)前面臨十分嚴(yán)峻的土地沙化形勢, 截至2009年底,全國沙化土地面積為173.11萬km2,占國 土總面積的18.03%,其中流動、半固定沙丘58.33萬km2W。 土地沙化不僅嚴(yán)重威脅生態(tài)安全,而且嚴(yán)重制約社會經(jīng) 濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,因此加大力度防治土地沙化刻不容緩。 防治風(fēng)沙危害的措施主要包括植物固沙措施、工程固沙 措施和化學(xué)固沙措施等三類141。傳統(tǒng)的植物固沙和工程固 沙措施的生態(tài)效益相對遲緩,化學(xué)固沙措施則具備迅速 固定流沙、機(jī)械化程度高的特點,可以作為傳統(tǒng)固沙措 施的輔助性和過渡性措施,但由于其成本高,目前僅用 于機(jī)場、鐵路等因風(fēng)沙危害可能造成重大損失的地區(qū)[5^], 故降低化學(xué)固沙材料成本成為大規(guī)模推廣應(yīng)用該措施的 關(guān)鍵。
粉煤灰是燃煤供熱、發(fā)電等過程中經(jīng)高溫燃燒并由 煙道收集的灰白色至黑色固體廢棄物,外觀類似水泥, 為球形或微珠的集合體,直徑0.0丨?l〇〇//m,具有較大 的比表面積且多孔m。粉煤灰中主要化學(xué)成分為硅、鋁和
鐵的氧化物,其次為鈣、鎂、硫以及未燃燒的碳,鉀和 鈉的含量都較低18】。粉煤灰具有很多與土壤相類似的理化 性質(zhì),高氧化鈣含量粉煤灰具有明顯的凝硬作用,施用 粉煤灰可以顯著減弱沙土沙性,并改善其對植物生長的 養(yǎng)分供給能力…31。聚丙烯酰胺(PAM)是一種由Y射線 高能輻射引發(fā)聚合而成的高分子聚合物,呈白色細(xì)沙粉 末狀或無色透明膠體,水溶性好,遇水后膨脹,并表現(xiàn) 出極強(qiáng)的絮凝和粘結(jié)效果,作為土壤改良劑,具有保水、 保土、保肥和增產(chǎn)等效用[14]。PAM可以通過有效地增大 土壤顆粒之間的內(nèi)聚力來提高土壤抗風(fēng)蝕能力的特性己 得到廣泛地證實[15—17], PAM可以對粉煤灰固沙效果起到 強(qiáng)化作用。因此,利用粉煤灰和PAM的上述特性,使其 可能成為一種廉價的化學(xué)固沙材料,其可能帶來的生態(tài) 效益一方面是迅速固定流沙、防治風(fēng)沙危害,另一方面 是改善沙土環(huán)境、有助于與植物固沙措施相結(jié)合。
本試驗研究針對黃河內(nèi)蒙古河段流域內(nèi)廣泛分布著 片狀流動、半固定沙丘,并且建設(shè)有眾多大型火力發(fā)電廠, 具有豐富粉煤灰資源的現(xiàn)狀,采用室內(nèi)風(fēng)洞試驗研究粉煤 灰固沙效果及PAM強(qiáng)化作用,以期在流動和半固定沙丘 表層建立既能夠防止風(fēng)力吹蝕又具有保持水分和改良沙 土性質(zhì)、促進(jìn)植物生長發(fā)育的固結(jié)層,從而達(dá)到對該區(qū)域 土地沙化日益嚴(yán)重的環(huán)境問題進(jìn)行治理的目的。
1材料與方法
1.1試驗材料
供試沙樣取自內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市達(dá)拉特旗神 木營子附近的流動沙丘,采用烘干法測量其野外質(zhì)量含 水率為0.64%»供試粉煤灰取自內(nèi)蒙古自治區(qū)達(dá)拉特發(fā)電 廠干貯灰場,屬高氧化鈣含量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰。試驗前將 供試沙樣過2 mm篩,剔除植物根系及各種雜物,以備試 驗。采用激光衍射法測量供試沙樣和粉煤灰的粒徑級配, 測量結(jié)果見表1。供試PAM呈白色粉粒狀,分子量彡300 萬,聚丙烯酰胺固體含量彡85%»
表1供試樣品的粒徑級配
Table 1 Grain size distribution of the experimental samples
樣品名稱黏粒含置/% (0.01?2.0/im)粉粒含童/% (2.0 ?20.0 "m)砂粒含量/% (20.0?
2 000.0 /im)
供試沙樣00100.0
供試粉煤灰0.972.027.1
1.2試驗設(shè)備
采用中國農(nóng)業(yè)大學(xué)風(fēng)洞試驗室的風(fēng)洞試驗設(shè)備,該設(shè) 備由輔助風(fēng)機(jī)、風(fēng)室、噴嘴、穩(wěn)流裝置和測試裝置等組成, 其中輔助風(fēng)機(jī)為離心式風(fēng)機(jī),采用直流變頻方式進(jìn)行調(diào)速, 最小可調(diào)轉(zhuǎn)速為30 rpm,轉(zhuǎn)速范圍為30?1 500 rpm;測試 裝置即風(fēng)洞洞體由2 mm厚的鋼板和40 mm><40 mm的角鋼 焊接而成,其尺寸為900〇11(長)><100〇11(寬)><75〇11(高); 風(fēng)洞洞體沿寬度方向被分割為4條小風(fēng)道,每條小風(fēng)道的 斷面尺寸為25cmx75cnu風(fēng)道中的風(fēng)速采用ZRQF-F30J 智能風(fēng)速計測量,其基本量程為〇.〇5?30 m/s。粉煤灰施用 量和沙盤試樣風(fēng)蝕量采用TC30KA電子天平測量,其量程 為(30 000±5) g。PAM施用量采用DT1000電子天平測量, 其量程為(1〇〇〇±〇.〇1) g。
1.3試驗方法 1. 3. 1試樣制作
施加粉煤灰試樣:粉煤灰施用率設(shè)計為3個水平, 分別為供試沙樣質(zhì)量的10%,20%和30%。將粉煤灰按 不同施用率施入適量供試沙樣,拌合均勻,裝入尺寸為 45cm (長)x24cm (寬)x4.5cm (高)的鋼質(zhì)沙盤中, 不壓實,表面整平,噴灑適量清水以確保沙盤試樣表層 水分可以滲透至底部,然后在沙盤試樣表面蒙上塑料薄 膜,擱置24h以確保水分分布均勻,最后將制作好的沙 盤試樣自然風(fēng)干以備試驗。施加粉煤灰和PAM試樣:在 選取粉煤灰最佳施用率的基礎(chǔ)上施加PAM, PAM施用率 設(shè)計為2個水平,分別為供試沙樣質(zhì)量的〇.〇5%和0.1%, 沙盤試樣制作過程如前所述。另外選取未施加粉煤灰和 PAM試樣作為對照。所有處理均采用2次重復(fù)。
1. 3. 2起動風(fēng)速測量
將預(yù)先做好的沙盤試樣放入風(fēng)道中氣流穩(wěn)定部位(距 風(fēng)源7.5 m),沙盤試樣表面與風(fēng)道底板齊平。然后啟動風(fēng) 機(jī),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由低到高,對應(yīng)的風(fēng)速由小到大逐漸提升, 由試驗人員通過風(fēng)道上方的有機(jī)玻璃透明面觀察沙盤試樣 情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)沙盤試樣表面有顆粒剝離時,記下風(fēng)速,即 為起動風(fēng)速。之后關(guān)閉風(fēng)機(jī),準(zhǔn)備下一輪試驗。
1.3. 3風(fēng)蝕強(qiáng)度測量
將預(yù)先做好的沙盤試樣稱重并記錄吹蝕前的質(zhì)量 后,放入風(fēng)道中氣流穩(wěn)定部位(距風(fēng)源7.5 m),將風(fēng)機(jī) 轉(zhuǎn)速一次性提升到設(shè)計風(fēng)速,記錄吹蝕時間。當(dāng)吹蝕歷 時達(dá)到設(shè)計吹蝕時間時,取出沙盤試樣稱重并記錄吹蝕 后的質(zhì)量,沙盤試樣吹蝕前后的質(zhì)量之差即為沙盤試樣 的風(fēng)蝕量。為了便于同其他結(jié)果進(jìn)行比較,試樣風(fēng)蝕強(qiáng) 度采用風(fēng)蝕率表示,即單位時間內(nèi)沙盤試樣的風(fēng)蝕量。 試驗還考慮了風(fēng)沙流的影響,采用前置自然風(fēng)干沙沙盤 為后面沙盤試樣提供風(fēng)沙流的設(shè)計。具體布置如下:在 待測沙盤試樣前1.5 m處放置風(fēng)干沙沙盤,作為此待測沙 盤試樣的風(fēng)沙流沙源。施加粉煤灰試樣采用8 m/s (5級 風(fēng))和14 m/s (7級風(fēng))兩種設(shè)計風(fēng)速,凈風(fēng)和風(fēng)沙流兩 種吹蝕方式,吹蝕時間為10 min:施加粉煤灰和PAM試 樣采用14 m/s設(shè)計風(fēng)速,凈風(fēng)和風(fēng)沙流兩種連續(xù)3次吹 蝕方式,每次吹蝕時間為10 min»
2結(jié)果與分析
2. 1粉煤灰固沙效果
在土壤風(fēng)蝕研究中,起動風(fēng)速直接影響風(fēng)蝕率的大 小,而風(fēng)蝕率的大小則是量化風(fēng)沙危害的重要標(biāo)志之 一。由圖1可以看出,對照的起動風(fēng)速為5.6 m/s,施 加粉煤灰的沙土的起動風(fēng)速較對照的起動風(fēng)速均有所 提高,其中粉煤灰施用率為10%的沙土的起動風(fēng)速為 8.0 m/s,提高了約40%,粉煤灰施用率為20%的沙土 的起動風(fēng)速為8.4 m/s,提高了約50%,粉煤灰施用率 為30%的沙土的起動風(fēng)速為7.4 m/s,提高了約30%。 由圖2可以看出,在8 m/s凈風(fēng)歷時10 min的吹蝕條 件下,對照的風(fēng)蝕率為157.5 g/min,粉煤灰施用率為 10%和20%的沙土無風(fēng)蝕發(fā)生或僅發(fā)生極輕微風(fēng)蝕,粉 煤灰施用率為30%的沙土的風(fēng)蝕率為84.5 g/min,降低 了約50%:在8 m/s風(fēng)沙流歷時10 min的吹蝕條件下, 對照的風(fēng)蝕率為210.8 g/min,施加粉煤灰的沙土的風(fēng) 蝕率均有所增加,但增加幅度并不相同,粉煤灰施用率 為10%和20%的沙土的風(fēng)蝕率均有較大幅度的增加, 分別增至60.0 g/min和48.3 g/min,而粉煤灰施用率為 30%的沙土的風(fēng)蝕率僅增加了 4.2 g/min;在14 m/s凈 風(fēng)和風(fēng)沙流歷時10 min的吹蝕條件下,對照的風(fēng)蝕率 分別為506.8 g/min和592.3 g/min,隨著粉煤灰施用率 的增大,沙土的風(fēng)蝕率呈逐步減小的趨勢,粉煤灰施用 率為30%的沙土抵御凈風(fēng)和風(fēng)沙流吹蝕的能力均提高 了約 15%。
施加粉煤灰的沙七的起動風(fēng)速顯著提高。這一方面是因為 施加粉煤灰的沙土的雛含難加而砂艱雜齡,■灰細(xì) 顆粒增大了沙粒^間的內(nèi)聚力,使沙粒之間相互聯(lián)接,從而增 強(qiáng)了沙土的整體性;另一方面是因為粉煤灰細(xì)顆粒填充于沙土 麵簡形成的孔隙中,減少了沙粒間點與點的搬,綱 了沙粒在氣流脈動的周期作用下所產(chǎn)生的振動,從而增強(qiáng)了沙 土的穩(wěn)定性。上述兩方面與吳正通過研究野外觀測資料表明 ⑴,在相似顚餅下,松散無結(jié)構(gòu)的沙土要比具有一定土粒 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的砂壤土的抗風(fēng)蝕能力低得多的結(jié)論是一致的。粉 煤灰施用率為30%的沙土的起動風(fēng)速較粉煤灰施用率為10% 和20%的沙土的起動風(fēng)速有所降低。這是因為隨著粉煤灰施 '用率的增加,粉煤灰中粒徑在0.6?2 mm范圍內(nèi)的團(tuán)聚體在沙 土中所占比例逐步增大,粉煤灰施用率為10%^P 20%的沙土 在上述范圍內(nèi)粒度分布幾乎為零,但粉煤灰施用率為30%的 沙土在上述范圍內(nèi)粒度分布為9.1%,過多的大粒徑粉煤灰團(tuán) 聚體影響了沙土土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,減弱了沙粒之間的相互聯(lián)
用,從而使沙土的有所離。
粉煤灰施用率為20%的沙土所具有的穩(wěn)定土體結(jié)構(gòu)可 以有效地抵御8 m/s凈風(fēng)歷時10 min的吹蝕,但在8 m/s風(fēng) 沙流歷時10 min的吹蝕條件下會發(fā)生輕微風(fēng)蝕。這是因為 風(fēng)沙流比凈風(fēng)具有更大的侵蝕作用,而施加粉煤灰的沙土 的抗風(fēng)蝕能力是有限的。經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn),在8 m/s風(fēng)沙流歷 時10 min的吹蝕條件下,沙土的風(fēng)蝕率由低到高依次為: 20%粉煤灰施用率的沙土 <10%粉煤灰施用率的沙土 < 30%粉煤灰施用率的沙土 <對照,這說明在此條件下施加粉 煤灰的沙土主要是以粉煤灰細(xì)顆粒增大沙粒之間的內(nèi)聚力 來抵抗風(fēng)蝕的,當(dāng)粉煤灰施用率為20%時既可以最大限度 地促進(jìn)穩(wěn)定土體結(jié)構(gòu)的形成,又可以有效地減弱大粒徑粉 煤灰團(tuán)聚體對此作用的影響。施加粉煤灰的沙土在丨4 m/s 凈風(fēng)和風(fēng)沙流歷時10 min的吹蝕條件下發(fā)生中度風(fēng)蝕,沙 土的風(fēng)蝕率隨著粉煤灰施用率的增大而呈逐步降低的趨 勢,通過對粉煤灰施用率為30%的沙土吹蝕后的表面殘留 顆粒進(jìn)行粒徑分析后發(fā)現(xiàn),粒徑在0.6?2 mm范圍內(nèi)的粉 煤灰團(tuán)聚體含量達(dá)到了近60%,根據(jù)董治寶等對不同粒徑 范圍內(nèi)的風(fēng)成沙顆??癸L(fēng)蝕性差異的劃分結(jié)果,上述范圍 內(nèi)的顆粒為不可蝕因子[18]。這說明在此條件下粉煤灰細(xì)顆 粒增強(qiáng)沙土土粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用可以忽略,影響沙土抗 風(fēng)蝕能力的主要因素是粉煤灰中粒徑在0.6?2_范圍內(nèi)
的團(tuán)聚體,這些大粒徑粉煤灰團(tuán)聚體不易被風(fēng)吹走,同時 對沙土中的細(xì)顆粒還有一定的阻擋作用,施加粉煤灰的沙 土主要是以大粒徑粉煤灰團(tuán)聚體的慣性力來抵抗風(fēng)蝕的。 2.2粉煤灰與PAM共施的固沙效果
在選取20%粉煤灰施用率為粉煤灰最佳施用率的基 礎(chǔ)上施加PAM。由圖3可以看出,施加粉煤灰和PAM 的沙土的起動風(fēng)速較施加粉煤灰的沙土的起動風(fēng)速均有 進(jìn)一步提高,但增幅較小。其中PAM施用率為0.05%的 沙土的起動風(fēng)速為8.4 m/s,與粉煤灰施用率為20%的沙 土的起動風(fēng)速基本相同,PAM施用率為0.1%的沙土的起 動風(fēng)速為8.7 m/s,略高于與粉煤灰施用率為20%的沙土 的起動風(fēng)速。由圖4可以看出,在14 m/s凈風(fēng)歷時10 min 的吹蝕條件下,對照的風(fēng)蝕率為506.8 g/min,施加粉煤 灰和PAM的沙土無風(fēng)蝕發(fā)生;在14 m/s風(fēng)沙流歷時 10 min的吹蝕條件下,對照的風(fēng)蝕率為592.3 g/min,施 加粉煤灰和PAM的沙土僅發(fā)生極輕微風(fēng)蝕,其中PAM 施用率為0.05%的沙土的風(fēng)蝕率為23.8 g/min, PAM施用 率為0.1%的沙土的風(fēng)蝕率為7.0 g/min。由表2可以看出, 當(dāng)吹蝕時間由10 min增至20 min時,沙土的風(fēng)蝕率均有 明顯增長且增長速率較大,其中PAM施用率為0.05%的 沙土的風(fēng)蝕率增長速率大于PAM施用率為0.1%的沙土 的風(fēng)蝕率增長速率;當(dāng)吹蝕時間由20 min增至30 min時, 沙土的風(fēng)蝕率增長速率顯著降低,其中PAM施用率為 0.05%的沙土在風(fēng)沙流吹蝕條件下的風(fēng)蝕率略有下降。
圖3粉煤灰與PAM共施對起動風(fēng)速的影響 Fig.3 Effect of fly ash and PAM on threshold wind speed of the experimental soil
■ M m/s凈風(fēng)吹蝕D14 m/s風(fēng)沙流吹蝕
表2施加粉煤灰和PAM的沙土在14 m/s凈風(fēng)和風(fēng)沙流連續(xù)3 次歷時丨0 min的吹蝕條件下的風(fēng)蝕率 Table 2 Wind erosion rate of the soil treated with fly ash and PAM under the condition of three successive 10 min exposures to pure wind and sand-carrying wind with a wind speed of 14 m/s
respectively
吹蝕時間 /min風(fēng)蝕率/g'mirT1
20%粉煤灰和 0.05%PAM, 14 m/s淨(jìng)風(fēng)吹 蝕20%粉煤灰和 0.l%PAM,
14 m/s冷風(fēng)吹 蝕20%粉煤灰和 0.05%PAM, 14 m/s風(fēng)沙流 吹蝕20%粉煤灰和 Q.1%PAM,
14 m/s風(fēng)沙流 吹蝕
103.752.5023.757.00
2010.884.2529.758.50
3012.175.2527.758,67
施加粉煤灰和PAM的沙土的起動風(fēng)速進(jìn)一步提高。 這是因為PAM可以有效地增大沙土顆粒之間的內(nèi)聚力, 從而強(qiáng)化了粉煤灰促進(jìn)穩(wěn)定土體結(jié)構(gòu)形成的效果:同時 減少了沙土表層松散顆粒的含量,從而降低了沙土表層 顆粒被風(fēng)吹動的幾率。施加粉煤灰和PAM的沙土可以 有效地抵御丨4 m/s凈風(fēng)歷時30 min的吹蝕,且在14 m/s 風(fēng)沙流歷時30 min的吹蝕條件下僅產(chǎn)生極輕微破壞, PAM施用率為0.1%的沙土的抗風(fēng)蝕能力略高于PAM施 用率為0.05%的沙土的抗風(fēng)蝕能力。這一方面是因為 PAM可以將沙粒和粉煤灰顆粒粘結(jié)形成大粒徑的極難 被風(fēng)蝕的團(tuán)聚體,強(qiáng)化了沙土的整體性和穩(wěn)定性,從而 顯著地提高了沙土的抗風(fēng)蝕能力;另一方面是因為PAM 具有良好的粘結(jié)作用,增強(qiáng)了沙土表層因噴灑清水而形 成的厚約0.1mm的結(jié)皮與下部土層的粘結(jié)度,形成了 相對光滑的沙土表面,摩擦阻力較小,可以有效地減弱 氣流對沙土表面的影響,從而保護(hù)結(jié)皮下部土層免受風(fēng) 蝕,而此結(jié)皮在僅施加粉煤灰的條件下因粉煤灰具有的 凝硬作用有限,不能有效地增強(qiáng)結(jié)皮與下部土層的粘結(jié) 度,極易被8m/s凈風(fēng)破壞,對于提高沙土的抗風(fēng)蝕能 力的影響甚微。由圖5可以看出,對照在14 m/s風(fēng)沙流 歷時10 min的吹蝕條件下表面形態(tài)變化過程。通過對在 14 m/s風(fēng)^1?流連續(xù)3次歷時10 min的吹蝕條件下粉煤灰 施用率為20%和PAM施用率為0.1%的沙土表面形態(tài)變 化過程進(jìn)行觀察后發(fā)現(xiàn)(圖6).歷時10 min吹蝕后的 沙土表層結(jié)皮出現(xiàn)了比較明顯的磨蝕痕跡,但仍基本完 整;歷時20 min吹蝕后的沙丨•.表尼較小部分結(jié)皮被破 壞,結(jié)皮卜部ill現(xiàn)鏤空現(xiàn)象:歷時30 min吹蝕后的沙土 表層仍殘留部分未被破壞的結(jié)皮,但其下部鏤空現(xiàn)象明 顯。此外,吹蝕時間由20 min增至30 min沙土的風(fēng)蝕 率增長速率較吹蝕時間由10 min增至20 min沙土的風(fēng) 蝕率增長速率有所減緩,甚至下降。這是因為隨著吹蝕 時間的增加,沙土所含可蝕性顆粒的含量逐漸降低,其 抗風(fēng)蝕能力逐漸提髙^
由上述風(fēng)沙流連續(xù)吹蝕過程可以總結(jié)出施加粉煤灰 和PAM的沙土表層結(jié)皮提高沙土的抗風(fēng)蝕能力和在風(fēng)沙 流作用下被破壞的機(jī)理,PAM極強(qiáng)的粘結(jié)作用促使沙土 表層結(jié)皮與下部土層很好地相互粘結(jié),沙土表面相對光 滑,高速氣流對其表面的影響減弱,結(jié)皮下部土層受到 了良好的保護(hù)而在一段吹蝕時間內(nèi)不產(chǎn)生風(fēng)蝕;而風(fēng)沙 流對沙土表層結(jié)皮持續(xù)不斷地打擊和磨蝕,會導(dǎo)致結(jié)皮 越來越薄,最終破壞,結(jié)皮破壞處沙粒逸出,開始產(chǎn)生 風(fēng)蝕,并且結(jié)皮下部逐步被鏤空,直到結(jié)皮被完全破壞, 下部土層失去了結(jié)皮的保護(hù)作用,轉(zhuǎn)而依靠因PAM良好 的粘結(jié)作用而形成的大粒徑的極難被風(fēng)蝕的團(tuán)聚體來抵 抗風(fēng)蝕,此時與施加粉煤灰的沙土在發(fā)生輕微風(fēng)蝕時以 粉煤灰細(xì)顆粒增大沙粒之間的內(nèi)聚力來抵抗風(fēng)蝕的機(jī)理 相似,但抗風(fēng)蝕效果要明顯好于后者。
3結(jié)論
1)施加粉煤灰的沙土的起動風(fēng)速顯著提高,施加 PAM可以進(jìn)一步提高沙土的起動風(fēng)速,但增幅較小。沙 土的起動風(fēng)速提高與粉煤灰和PAM可以增大顆粒之間的 內(nèi)聚力、促進(jìn)穩(wěn)定土體結(jié)構(gòu)的形成和減少沙土表層松散 顆粒的含量有關(guān)。
2)施加粉煤灰的沙土在發(fā)生輕微風(fēng)蝕時(5級風(fēng)) 主要是以粉煤灰細(xì)顆粒増大沙粒之間的內(nèi)聚力來抵抗風(fēng) 蝕的,在發(fā)生中度風(fēng)蝕時(7級風(fēng))主要是以大粒徑(0.6? 2mm)粉煤灰團(tuán)聚體的慣性力來抵抗風(fēng)蝕的。施加粉煤 灰和PAM的沙七的抗風(fēng)蝕能力比施加粉煤灰的沙土的抗 風(fēng)蝕能力顯著增大,可以有效地抵御7級風(fēng),PAM主要 是通過進(jìn)一步增大沙土顆粒之間的內(nèi)聚力和增強(qiáng)沙土表 層結(jié)皮與下部土層的粘結(jié)度來提高沙土的抗風(fēng)蝕能力。
3)由于自然界中造成風(fēng)蝕的大部分(97%?99%) 風(fēng)力主要集中在4?8 m/s,而且從經(jīng)濟(jì)意義上考慮,故推 薦粉煤灰施用率為20%、PAM施用率為0.05%的用量水 平處理用于風(fēng)蝕防治。
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