基于CT扫描的重构土壤孔隙结构及其对水盐运移影响

作     者：李华焜 郑刘根 陈永春 李兵 陶鹏飞 李浩 LI Huakun;ZHENG Liugen;CHEN Yongchun;LI Bing;TAO Pengfei;LI Hao

作者机构：安徽大学安徽省矿山生态修复工程实验室安徽合肥230601 合肥综合性国家科学技术中心能源研究院安徽合肥230601 深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232001 

基　　金：安徽省高校协同创新项目(GXXT-2021-017) 国家自然科学基金项目(42072201) 安徽省绿色矿山工程研究中心开放基金项目(CXY-2023-0101) 安徽省自然科学基金项目(2208085ME123) 

出 版 物：《煤田地质与勘探》 (Coal Geology & Exploration)

年 卷 期：2024年第52卷第4期

页      码：120-127页

摘      要：煤矸石是煤矿沉陷区土地充填复垦的关键材料。但煤矸石质地较为粗糙,持水性较差,煤矸石重构土壤的孔隙结构和水盐运移都会与原状土壤产生一定差异。为研究煤矸石充填土壤孔隙结构变化以及对水盐运移的影响,利用CT扫描技术和图像分析方法,分析覆土、泥矸混合、矸石与原状土样品的孔隙结构差异,同时设计一种室内重构土壤水盐运移模拟装置,通过在实验装置不同深度布设传感器,连续记录重构土壤剖面水分与盐分的运移情况。结果表明,在原状土、覆土、泥矸混合与矸石4份样品中,矸石样品孔隙率高于其他样品,达到8.299%,导致其持水能力较差;泥矸混合样品小孔隙占比高,达到58.73%,孔隙连通性较差,缺乏水分运移通道,导致层间障碍带的形成;覆土样品与原状土样品孔隙结构非常接近。在土柱模拟实验中,土壤盐分含量随水分运移而变化,各土壤层含盐量均先升高后降低,入渗结束后,表层土壤完成脱盐,深层土壤呈现积盐状态。在注水6d内,土壤层含盐量均先降低后升高,50cm土壤层变化幅度最大,为38.34%。深层土壤盐分借助毛管力作用向上运移,表层土壤含盐量逐渐回升。由于层间障碍带的存在,矸石层水分与盐分均难以向上运移,其含量逐渐下降。研究结果可为沉陷区土地充填复垦和矿区生态修复提供参考。

主 题 词：煤矸石 重构土壤 孔隙结构 CT扫描 层间障碍 水盐运移 

学科分类：083002[083002] 0830[工学-生物工程类] 081901[081901] 0819[工学-海洋工程类] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.12363/issn.1001-1986.23.09.0586

馆 藏 号：203127469...