天然沉积软黏土渗透系数随应力水平的变化规律

以天然沉积温州软黏土为研究对象,进行了一系列的固结渗透试验,探讨天然沉积土压缩过程中渗透系数的变化规律。研究结果表明:天然沉积土由于沉积过程中受到土结构性的影响,存在明显的固结屈服压力,当固结压力小于屈服压力时压缩性小,渗透系数变化不明显;当固结压力大于屈服压力后压缩性激剧增大,渗透系数呈现明显的变小趋势,渗透系数与固结压力的关系与压缩曲线一样存在明显的拐点。基于ln(1+e)与lgσv’以及ln(1+e)与lg kv所呈的双对数坐标系下的线性化分析,提出了压缩过程中渗透系数随应力水平变化的相关关系式。     

结构性对黏性土渗透性状的影响研究

利用改进的固结渗透仪,通过对天然沉积软黏土原状样及重塑样进行固结渗透试验,对比分析了压缩过程中天然沉积土原状样与重塑样在同一孔隙比和同一应力水平下的渗透性状。研究结果表明,天然沉积土原状样e—logkv,曲线位于重塑样的右边,但是两者差别不大;原状样的logk,-logoσ’,关系曲线位于重塑样的上方,天然沉积土原状样与重塑样同一应力水平下的渗透系数的比值随着应力水平的增大而先增大后减小,在原状样固结屈服压力时达到最大值。     

极细颗粒黏土渗透系数随电压变化的内在机制探讨

为了探讨外加强电场作用下极细颗粒黏土渗透系数变化的内在机制,采用改进ST55-2型渗透仪,在相同试验条件下,先进行孔隙液为蒸馏水的人工土试样和天然土试样在外加强电场下的渗透试验,然后进行不同浓度NaCl孔隙液条件下的人工土试样在外强电场下的渗透试验。结果表明:外加强电场对土体的渗流性质有重要影响,当孔隙液为蒸馏水时,无论人工土还是天然土,电压较小时,带电黏土颗粒双电层极化对渗流特性影响较大,表现为渗透系数减小,而在电压较大时,带电黏土颗粒双电层极化引起的在电极板阴极处微缝隙对渗流特性影响较大,表现为渗透系数增大;当孔隙液为NaCl溶液时,黏土颗粒双电层极化引起的渗流量减小量比微缝隙引起的渗流量增加量要大,渗透系数不会随外加电场增大而增大。研究结果可为研究电渗固结内在机制变化提供参考,有助于完善电渗固结理论。     

宁明膨胀土渗透特性试验研究

为研究宁明膨胀土渗透特性并得到渗流分析所需参数,在了解土性和土体结构特征的基础上,对广西宁明两种膨胀土的原状样和重塑样分别进行了饱和渗透试验、压力板试验和收缩试验,根据试验结果用间接方法得到非饱和膨胀土渗透系数及其随含水量变化规律。结果表明:矿物成分、土体结构对膨胀土的渗透性有一定影响,膨胀性粘土矿物含量越多,渗透系数越低、透水性越差。原状土被扰动重塑后微结构破坏,渗透性大大降低。宁明非饱和膨胀土渗透系数随着含水量减少(基质吸力增大)而急剧减小,渗透系数与含水量之间可以用指数函数拟合。     

非饱和土渗透系数试验与模型预测及验证

为探究不同方法的适用性,通过压力板仪对江西某地区红土进行土-水特征曲线试验,结合动态多步溢出法、一维土柱试验的湿润锋前进法、CCG模型预测和VGM模型预测4种方法,获得土体在不同压实度下渗透系数与饱和度的关系。利用有限元软件Geo-Studio对一维土柱试验进行仿真分析,将采用VG模型拟合的土-水特征曲线及4种不同方法计算得到的渗透系数函数作为边界条件,得到了相应条件下的浸润锋时程曲线。分析模拟与试验结果发现:CCG模型预测的非饱和土渗透系数与动态多步溢出法计算的结果较为接近且略小于实际渗流情况。由于湿润锋前进法土柱试样较大,其渗透系数较动态多步溢出法大10倍左右,且最接近于土柱试验实际渗流情况。     

非饱和膨胀土渗透性室内模拟试验

以广西南宁强膨胀土为实验对象,对比分析了膨胀土室内渗透试验结果和土体裂隙性指标。结果表明:土样初始渗透系数与表面裂隙率之间具有较好的相关性,其相关关系可以反映土体表层裂隙的发育情况;而在渗透试验中,当渗透系数收敛到1E-6 m/s时所用的时间,可定义为裂隙闭合时间,这一时间数据与土样表面裂隙率表现出较好的相关性。其关系可以从侧面反映出现场场地大气剧烈影响深度范围内的膨胀土裂隙开展状态。分析表明:渗透试验的方法可以间接描述膨胀土的裂隙发育。     

土的粒度成分对土体可注性的影响分析

土体中粒度成分对土体的渗透性有着直接影响。在标准砂中加入不同比例的原状土来模拟不同黏粒含量的土体,通过变水头渗透实验测出了试验土样的渗透系数;利用SPSS软件回归出了土的黏粒含量与渗透系数的函数关系,进而简化了土体渗透注浆中浆液扩散半径的确定方法。对Maag公式进行了推演,为渗透注浆中选定注浆材料、确定浆液配比、注浆压力和注浆时间提供了理论依据。     

改性淤泥固化土非饱和渗透特性试验研究

针对路基土的非饱和渗透特性对路基土强度和变形特性有着很大影响的问题,采用变水头方法,量测不同压实度、水泥掺量和养护龄期下改性淤泥固化土的饱和渗透系数.利用瞬态脱吸湿法(TRIM)系统对改性淤泥固化土样进行脱、吸湿试验,采用TRIM系统的软件进行反算,获得难以实际测量的水力学参数,得到改性淤泥固化土的渗透函数曲线.重点分析压实度、水泥掺量和养护龄期等因素对改性淤泥固化土非饱和渗透系数的影响.基于现有非饱和渗透系数模型,提出能够反映水泥掺量、压实度及饱和度等影响的改性淤泥固化土非饱和渗透系数预测模型,对模型有效性进行验证.结果表明,固化土渗透性较差,与养护龄期、水泥掺量和压实度成反比.脱、吸湿阶段,养护龄期对改性淤泥固化土非饱和渗透系数影响不大,改性淤泥固化土非饱和渗透系数随压实度增大而减小.     

非饱和重塑黄土土-水特征曲线与渗透系数模型预测

在分析土-水特征曲线及预测非饱和土渗透系数方法的基础上,以甘肃兰州重塑黄土为研究对象,采用非饱和土固结仪,测定初始饱和度相同、干密度不同的土样的土-水特征曲线,基于拟合效果较好的Fredlund&Xing三参数方程对试验数据进行拟合.以实测的土-水特征曲线为基础,采用Childs&Collis-Geroge预测非饱和渗透系数的模型,计算得到非饱和黄土渗透系数与基质吸力的关系,结果表明:渗透系数随吸力的增大呈非线性减小,两者的关系可用幂函数表示,这为黄土地区土体工程性质的研究和预测,如降雨入渗的边坡稳定性评价、非饱和地基湿陷变形计算等提供了理论支持.     

不同固结度下软基土的力学特性

采用三轴试验装置进行了不同固结度下的软基土的固结变形、渗透及强度特性的试验研究,得出软基土固结过程中渗透系数、强度特性的变化规律。     

CPTU确定饱和土体水平渗透系数的改进方法

目前采用的球面流或半球面流模型所预测的饱和土体渗透系数普遍低于实测值,为提高孔压静力触探(CPTU)测试技术确定饱和土体水平渗透系数的准确性,针对初始超孔隙水压力的分布形式、孔压过滤环的位置和渗流模型3个主要问题,在回顾前人方法基础上,提出一种基于CPTU确定饱和土体水平渗透系数kh的改进方法.根据已有研究成果,将锥肩附近初始超孔隙水压力视为负指数型衰减分布,结合圆柱面径向渗流模型,推导出饱和土体水平渗透系数的计算公式,应用算例验证了本文方法的合理性,再结合上海某地的实测数据,将本文方法与已有方法进行对比分析,研究结果显示:本文方法计算的渗透系数大于已有方法,更接近室内渗透试验的结果;CPTU测试技术可用于连续且快速地计算饱和土体水平渗透系数.     

天然沉积亚砂土固结特性研究

大量室内外试验研究清楚表明亚砂土在粒度分布、强度特性、压缩性和塑性图等方面与一般粘性土完全不同,因此室内固结试验所得到的天然沉积亚砂土的固结系数与一般粘性土固结系数基本相同是明显不合理的。基于竖向排水体饱和土地基固结理论解答,提出了考虑地基排水井加固区下卧层修正沉降数据反演地基固结特性的计算方法。比较了室内实验数据与相关现场反演计算参数,得出了反演分析固结系数相对高出室内固结试验结果2个数量级。运用这一结果,预测路堤中线下地基固结沉降历时曲线与实测沉降曲线很好吻合。     

尕斯库勒油田砂西区块E_3~1油藏I-6小层非均质性综合研究

通过对物源方向、沉积微相、砂体展布的分析 ,采用渗透率变异系数、渗透率突进系数、渗透率级差、渗透率均质系数等定量参数 ,对尕斯库勒油田砂西区块E13 油藏I 6小层的非均质性进行了系统的研究。通过研究认为 :分流河道主体部位的储层 ,无论在纵向上还是在横向上 ,其均质性较强 ;分流河道的边部、前端以及各分流河道交汇处则非均质性较强 ;并且 ,对于具有二元结构的正旋回储层来讲 ,纵向上存在一定的非均质性     

Determination of permeability using fractal method for porous media

A theoretical formulation was developed to express permeability as a function of different fractal dimensions and other scales for porous media . The effective fractal void ratio, the spectral dimension and the fractal dimension of particle mass distribution were introduced. The permeabilities for different soils in China are calculated. The predicted permeability for rice soil was compared with the measured data available in literature.     

南京长江漫滩废弃粉土改良用作路基填料的室内试验研究

为实现基坑开挖废弃粉土的资源化利用,研究了水泥、石灰改良长江漫滩粉土路基的工程力学特征及稳定性。通过击实试验、无侧限抗压强度试验、水稳性试验和微观试验,分析改良粉土的强度特性及耐久性变化规律,论证长江漫滩粉土作为路基填料的可行性。结果表明：掺加水泥、石灰后,土体力学性能得到大幅改善;不同掺量下浸水5 d,改良土的水稳系数均大于0.6,水稳系数随水泥掺量的增加而增加,随石灰掺量的增加先增大后减小。微观试验表明,水泥、石灰在土体中生成的胶凝物质对土颗粒具有包裹和联结作用。综合考虑改良土的强度和水稳性,经过改良后,长江漫滩粉土可以作为路基填料,建议水泥、石灰改良土的最佳组合配比为6%水泥+6%石灰,在此掺量下,改良土体的28 d无侧限抗压强度为2.05 MPa,浸水5 d后的水稳系数为0.76,具有较好的路用力学性能。     

冰后期长江河口段古河谷地层层序特征

末次盛冰期,由于基面大幅度下降,长江河口段形成了深切古河谷。河流携带的部分粗砂砾在河床上 形成滞留沉积。冰后期海平面上升引发的海侵造成了长江古河谷的充填和河床相、河漫滩河口湾相和部分河 口湾浅海相的形成。尔后的进积产生了部分河口湾浅海相及三角洲相。根据钻孔资料绘制的古河谷地质剖 面图显示,冰后期海侵旋回出现在三角洲顶点到现在河口口门地区,溯河而上受海洋影响的程度逐渐减弱。古 河谷的中部,靠近主泓线附近,沉积层序完整。古河谷的边缘地带,往往缺失底部的河床相砂砾层。底部的厚层 河床相砂砾层是由河床滞留沉积和溯源加积堆积形成的,在古河谷沉积层序中存在着多种沉积间断。     

一维稳态流非饱和土渗透系数垂直分布模型及其线性简化

渗透系数是控制地下水流动的重要参数,对渗透系数的空间分布规律进行研究具有重要的意义。基于Gardner模型获取了一维稳态流非饱和土渗透系数沿垂直分布模型,该模型用指数函数描述,受饱和渗透系数和无量纲的深度与流动率等因素的控制;该模型表明一维稳态流条件下均质典型土类的渗透系数其沿垂直方向变化趋势主要受比流量与饱和渗流系数的负数值二者之间的相对大小影响。分别采用泰勒级数方法和以地下水位处及地表处的渗透系数作为控制条件方法对一维稳态流非饱和土渗透系数沿垂直分布模型进行线性近似简化。采用泰勒级数方法获取的简化模型其计算误差随无量纲的深度增大而增大。简化后的模型具有形式简单、参数少等特点。通过算例对比简化模型与原模型的差异,计算结果表明:采用以地下水位处及地表处的渗透系数作为控制条件的方法进行线性近似简化的模型计算误差比采用泰勒级数方法获得的线性近似简化模型的计算误差小。     

基于MM5-Models-3/CMAQ的中国地区大气污染模拟

采用MM5-Models-3/CMAQ区域空气质量模拟系统,以2005年1、4、7和10月为模拟时段,对中国地区的SO2、NO2和颗粒物(PM)等大气污染物的浓度进行了模拟,应用卫星遥感数据,对包括NO2柱浓度和气溶胶光学厚度(AOD)等模拟结果进行了进一步的验证。从模拟结果与监测资料对比分析中可以看出,该模式能较好地模拟出几种污染物的空间分布格局,尤其是我国的京津冀地区,长江三角洲地区和珠江三角洲地区等三大经济圈的模拟结果与监测结果较吻合。中国地区的大气污染呈现出区域性的特征,且在时空分布上东西部地区存在明显的差异,经济发达地区的污染较为严重。CMAQ计算结果与卫星遥感数据有很好的相关性,该模拟系统对中国地区的大气污染物特征具有良好的模拟能力。     

长江泥沙调控与干流河床演变及治理中的关键科学技术问题与预期成果展望

长江流域面积180万km2,人口和国民生产总值均超过全国的40%,是我国水资源配置的战略水源地、水电开发的主要基地、连接东中西部的“黄金水道”和珍稀水生生物的天然宝库,在我国经济社会发展中具有重要的战略地位。近些年来,在自然条件和人类活动的双重影响下,长江泥沙时空分布与产输过程发生了重大变化,给河流开发利用与保护均带来了显著影响,而沿江经济社会快速发展和生态文明建设不断对长江泥沙提出调控要求。同时,河流工程建设和泥沙资源化利用的发展也使长江泥沙调控具备了基本条件。但泥沙兼具灾害性与资源性,泥沙调控与河流功能发挥之间存在着矛盾与统一,需要深入研究。国家重点研发计划项目“长江泥沙调控及干流河道演变与治理技术研究”以揭示长江泥沙输移分布与河流开发及保护之间的耦合作用关系,研究提出满足沿江经济社会和生态环境需求的长江泥沙调控、河道演变与治理的基本理论和关键技术为总目标。重点研究长江泥沙来源与时空分布变异规律和趋势,河道演变对水沙输移变化的响应机制,控制性水利水电工程联合运用下长江干流和洞庭湖、鄱阳湖的水沙输移规律,河床重塑过程与驱动机制及其防洪、航运和岸滩利用等多重效应,长江泥沙多维耦合与协同调控的理论和方法,并研发多尺度、多目标与多过程泥沙联合调控技术和河道治理技术。通过本项目研究,预计将揭示多因素影响下长江来水来沙时空变异特征与趋势、水沙输移与河道演变的响应机制;定量预测控制性水库联合运用下长江和洞庭湖、鄱阳湖泥沙输移与冲淤过程,揭示长江河道的重塑过程、相对平衡状态与驱动机制,阐明河流系统再造的防洪、航运及岸滩利用等多重效应;构建长江泥沙调控的理论框架,建立泥沙调控指标体系、方法和模型;研发江河湖库多尺度、多目标与多过程泥沙联合调控技术和河道综合治理技术,并予以示范。本项目的研究将推动河流动力学学科发展,促进长江水沙资源利用与保护,为流域社会经济发展和河流生态保护提供基础保障,具有显著的社会经济与环境效益。     

长江上游大比降卵砾石河段水流强度指标研究

文章基于长江上游河段内寸滩站水文泥沙实测资料,围绕决定水流强度大小的影响因素,针对长江上游大比降卵砾石河段的水面比降、相对光滑度、粒径组成等特点,通过比较分析以往经典输沙强度公式,在此基础上将各物理量无因次化,借助多元回归分析对研究河段内的水流强度指标形式进行拟合,主要探讨了决定水流强度的影响因子及影响程度大小.结果表明：通过比较各类水流强度指标与输沙强度的相关性,切应力类指标较好,而平均流速类和水流功率类指标的表征能力欠佳,在切应力指标中,Einstein式的相关性最好;假设水流强度与各影响因子成幂次关系,得到了描述水流强度的表达式：Θ=k（h/d）a1（V/√（γs/γ-1）gd a2,Ja3;通过实测资料,借助多元回归分析法对公式系数进行拟合,得到了能准确预测长江上游大比降卵砾石河段水流强度的表达式：Θ=4.755（h/d）00477（V/√（γs/γ-1）gd）1.1752J0.9257.