压实Ｑ3黄土的高压压缩与浸水变形特性研究

为揭示压实Ｑ₃黄土的高压压缩与浸水附加压缩变形特性,对陕北某黄土高填方工程的压实Ｑ₃黄土进行了不同压实系数、垂直压力和含水率下的高压固结和湿陷试验,采用多元线性回归分析方法,建立压实Ｑ₃黄土的浸水附加压缩变形与压实系数、垂直压力和含水率三个物理指标的经验关系式,并通过Ｆ检验和残差分析评价了经验关系式的预测效果。结果表明,提高压实黄土的干密度可显著减少压缩变形,压缩模量受土体含水率的影响显著;当压实系数≥0．90（采用重型击实试验控制）时,压实黄土浸水后产生的附加压缩变形基本可以消除;经验关系式可用于预测依托工程压实Ｑ₃黄土的浸水附加压缩变形。研究成果可为黄土高填方工程中土方压实标准的制订提供参考。     

离子色谱法对F-Cl-SO42-离子的验证分析

文章通过HJ 84—2016离子色谱法同时对F^-、Cl^-、SO₄^2-离子进行检测，并依据《环境监测分析方法标准制订技术导则》HJ 168的要求，分析水中F^-、Cl^-、SO₄^2-离子标准曲线、检出限、精密度等参数，并进行评价。     

隧洞开挖渗流场变化对滑坡稳定性的影响数值模拟分析

为研究隧洞开挖对滑坡渗流场、坡体变形及稳定性的影响,在对某滑坡滑体物理力学及水理性质进行研究的基础上,采用Modflow有限元差分三维软件对隧洞开挖前后的地下水位进行数值模拟计算,分析隧洞开挖后渗流场的变化,并以此结合Geo-Studio软件对滑坡处于天然及开挖情况下水位变化后的稳定性及变形进行了分析研究。结果表明:隧洞开挖后地下水渗流场发生改变,隧洞开挖处产生明显涌水现象,开挖2 a后地下水位降低约20 m,开挖区形成明显“落水洞”,地下水位变化主要体现在滑坡前缘;隧洞上部2^#次级滑体在抗滑力减弱和有效应力增大的双重作用下变形加剧,其下滑带动1^#次级滑体变形。隧洞上部2^#次级滑体最大变形量12.42 cm,但滑坡的稳定性变化较小。     

黄土及饱水黄土水工隧洞设计与施工

引水工程常需修建大量的水工隧洞穿过黄土及饱水黄土地层，与岩石隧洞相比黄土及饱水黄土隧洞具有围岩强度低，自稳时间短，围岩存在湿陷变形等问题，设计与施工有一定难度，本文结合甘肃省黄土隧洞的设计施工发展过程。论述了黄土隧洞断面选择、一次及二次支护的要点，并提出了黄土及饱水黄土隧洞施工中应注意的要点。     

基于分数阶微积分的Q2黄土含水损伤蠕变模型

为探索含水Q₂黄土的蠕变特性,对Q₂黄土进行不同含水状态下的三轴蠕变试验,试验结果表明随着含水率的增高,Q₂黄土的流变性能增强。基于分数阶微积分构造的软体元件可描述理想的固体与流体之间材料性质的特性,选用包含软体元件在内的四元件非线性蠕变模型对试验数据进行回归计算拟合求参,并对不同含水率下的模型参数进行分析。结果显示瞬时变形模量E_H与黏弹性系数ξ₁均随含水率增加呈指数形式递减;引入含水损伤变量D_(ω),计算得出各蠕变参数含水损伤演化方程,进而建立考虑含水损伤的非线性蠕变模型,通过应用试验数据对其进行验证,结果表明基于分数阶微积分的含水损伤蠕变模型能够有效地描述Q₂黄土的整体流变特征,模型具有较好的应用前景。     

黄土水工隧洞结构布置及其施工方法

根据黄土特性,讨论了黄土水工隧洞设计、布置和施工方法,通过工程实例阐明黄土水工隧洞设计中遇到的黄土不稳定性、湿陷及其接触带不均匀变形等问题,,也以工程实例进一步讨论了洞线布置、结构形式、衬砌材料、施工方法及工艺要求等。可供设计、施工人员参考。     

孤柏嘴邙山饱和黄土工程特性与边坡稳定性

饱和黄土是一种特殊的黄土,由于其长期处于地下水位之下,其中起粘结力作用的可溶盐溶于地下水中,因而其强度一般较低,压缩性较高,不具湿陷性。但是,如果人工降低地下水位,使黄土的含水量降低,黄土的强度将得到不同程度的改善。孤柏嘴邙山南麓分布Q3黄土,南水北调中线工程总干渠经此挖方深度大,由于地下水位高,饱和黄土的性质将直接影响到渠坡和隧洞的稳定性。深入了解饱和黄土的工程特性及其随含水量不同的变化规律,对渠坡和隧洞的设计与施工具有重要意义。阐述了孤柏嘴饱和黄土的分布特征,通过室内、外试验成果的分析,指出饱和黄土的强度特性及其随含水量变化特性,并根据数值分析评价了设计条件下饱和黄土边坡的稳定性。     

天然黄土节理水流入渗试验及数值模拟

节理广泛存在于黄土地区,是分割黄土的结构弱面和水流入渗优势通道,目前对其工程特性尤其是水流入渗规律的研究较少。首先通过模型试验分析典型含单节理黄土的水流入渗分布及范围,然后采用SEEP/W数值模拟软件,根据模型试验结果,利用非饱和渗流理论结合数值分析的方法得到典型节理宽度为0.41,0.8,1.24 mm的黄土体的等效饱和渗透系数分别为1.5×10^-4,1.67×10^-4,1.83×10^-4 cm/s,最后研究了节理对水分场分布的影响及节理数量、节理间距等对入渗范围的影响规律。结果表明,节理对黄土水分场有较大影响,湿润区深度随节理数量的增加而大幅增加;随节理间距的增大,节理对水流入渗深度的影响逐渐消失,而湿润区宽度受节理间距的影响较小。研究成果对黄土节理渗流规律研究、含节理隧道及地下工程稳定性评价、控制水土流失等具有重要意义。     

黄土湿陷性与其物理力学指标的关系及评价方法

根据黄土物理力学指标可快速评价其湿陷性,故很有必要对黄土湿陷性与其物理力学指标之间的关系进行研究。为探究该关系,在大量现场试坑浸水试验及相应的室内试验基础上,采用数理统计、理论分析和数据挖掘相结合的方法,针对郑西(郑州—西安)高速铁路沿线的Q₃大厚度湿陷性黄土,系统研究了马兰黄土湿陷系数与深度、含水率、干密度、孔隙比、塑性指数和压缩系数之间的关系,并提出工程中用单个或多个物理指标评价黄土湿陷性的新方法。研究结果表明黄土湿陷系数与其物理力学指标之间具有较好的相关性,其中湿陷系数与深度、含水率、干密度之间呈线性负相关性,与孔隙比呈线性正相关性;对于关中地区Q₃黄土,黄土是否具有湿陷性的界限含水率为20%,界限干密度为1.4 g/cm³,界限孔隙比为0.9;相比而言,孔隙比对黄土湿陷系数影响最大,干密度和含水量次之,而后是塑性指数,压缩系数与湿陷系数的相关性较低。最后,基于数据挖掘技术,提出用多个物理指标综合评价黄土湿陷性的经验公式,可用于估算黄土的湿陷性。     

延安Q2黄土三轴蠕变特性试验研究

对延安地区Q₂黄土进行了三轴蠕变试验,通过试验得到了延安Q₂黄土不同含水率及不同围压条件下应变-时间曲线和应力应变等时曲线。经过曲线分析发现,应力水平、围压及含水率对延安Q₂黄土的蠕变特性具有较大影响,且当应力水平高于试样的屈服应力时,Q₂黄土表现出显著的非线性蠕变特性。根据蠕变试验结果及模型原理,利用类比法建立了三维应力状态下的黏弹塑性蠕变模型。在此基础上,建立了考虑瞬时损伤的黄土蠕变本构模型,并运用拟牛顿法对模型中的各项参数进行拟合,结果表明：该本构模型适用于延安地区Q₂黄土的蠕变研究,同时,期望该研究成果能为黄土高原其他地区岩土工程设计提供理论及实践意义。     

隧洞穿越高应力压密散体施工对策及其适应性分析

滇中引水工程狮子山隧洞处于F_Ⅲ-102和F₁₆断裂构造夹持带,地应力高,其D₁^l钙质页岩、炭质页岩呈散体压密结构。地质分析表明,区域地质挤压构造残余高地应力是隧洞大变形的主要动力源,低抗载性劣化破碎结构是隧洞产生失稳变形主要内因。现场揭示隧洞破坏形式主要表现为开挖卸荷失稳坍塌、掌子面挤出、支护严重挤压变形。针对高地应力条件下散体压密结构的围岩特性和典型破坏特征,提出施工应遵循“预支护、快掘进、快支护、快闭合”的原则,并总结了适用于该地质条件的针对性施工对策:选用ST-20管棚钻机进行长15 m的Φ108 mm大管棚超前预支护施作与周边和掌子面围岩注浆加固;采取“及时强支护”并设置让压锚杆和长锁脚锚管抑制变形措施;施工期间加强围岩监控量测和围岩内部变形监测,实施动态控制,信息化施工。实践证明,隧洞穿越高地应力挤压破碎带时,采取对浅部围岩进行加固、主动支护与被动支护相结合的施工措施,能有效抑制围岩松动圈向深部发展与变形,有力保障隧洞安全顺利施工。     

引洮工程湿陷性黄土引水隧洞施工及安全监测

隧洞工程施工过程中,湿陷性黄土遇水后容易出现破坏变形,为了保证隧洞工程施工质量,需要制定合理的施工方案。本文以实际工程为例,针对隧洞工程的地质情况制定了隧洞开挖方案,并对隧洞施工的关键技术进行了分析,保证了隧洞工程顺利完工。     

强风化极富水地层隧洞堵水灌浆施工技术研究

滇中引水石鼓水源工程冲江河左岸进水隧洞在开挖过程中遇到强风化极富水地层，该地层围岩条件较差，含水量极其丰富，隧洞掌子面最大涌水量约为1000m³/h，为有效减小进水隧洞涌水量，提高围岩稳定性，确保施工质量、安全和进度，采用堵水灌浆施工方案，能有效减小进水隧洞开挖过程中涌水量，提高进水隧洞围岩稳定性。结合左岸进水隧洞堵水灌浆施工实践，对强风化极富水地层隧洞堵水灌浆施工技术进行研究总结。     

奎河两岸污灌区浅层地下水氮污染特征及同位素示踪分析

地下水中氮污染主要包括铵态氮和硝态氮,特别是当铵(NH₄⁺)作为地下水的主要污染物时,由于其在含水层中迁移规律复杂,且难以去除,成为研究该问题的难点。在奎河徐州段两岸通过钻孔对浅层地下水进行取样测试分析,研究区浅层地下水中氮的存在形式主要为NH₄⁺,其次为NO₃^-。通过对δ¹⁵N-NH₄⁺同位素分析可知,地下水中约27.3%的NH₄⁺来源于化肥,约72.7%NH₄⁺来自于动物粪便、生活污水等高δ¹⁵N值的污染源;对δ¹⁵N-NO₃^-同位素分析可知,地下水中约有15.2%的NO₃^-来源于化肥和土壤有机氮,63.6%的NO₃^-来源于动物粪便和污水;约21.2%的地下水样本中δ¹⁵N-NO₃^-值超出了污染源的同位素值,可能产生了反硝化作用。     

盐渍土壤氮素转化的试验研究

研究土壤氮素转化对于盐渍化地区的粮食增产提质具有现实意义。以河套灌区典型的盐渍土为研究对象，基于同位素示踪技术，设置6个盐分水平(S₁=2.01 dS·m^-1、S₂=6 dS·m^-1、S₃=12 dS·m^-1、S₄=16 dS·m^-1、S₅=20 dS·m^-1、S₆=25 dS·m^-1),每个盐分水平的土壤中分别添加7.14μmol·N·g^-1经¹⁵N同位素标记的硝酸铵(¹⁵NH₄NO₃、NH₄¹⁵NO₃、¹⁵NH₄¹⁵NO₃)作为土壤氮源，分别在实验过程中的5个时间...     

引汉济渭秦岭隧洞突涌水原因及涌水量预测

针对隧洞开挖施工中常见的隧洞突涌水等地质灾害问题,在分析隧洞涌水区域水文地质条件、有限元渗流计算和达西定律的基础上,研究秦岭隧洞椒溪河段开挖涌水原因并预测涌水量。研究表明:在涌水发生的初期,涌水集中渗漏通道由断层泥及断层角砾填充,发生的流动为渗流,通过有限差分软件数值计算求得的隧洞开挖初期涌水量与实际隧洞开挖涌水初始阶段的涌水量非常接近;在涌水稳定阶段,涌水集中渗流通道发生类管涌的水力破坏,通过集中渗漏通道流入隧洞内的流量为1 671.55 m3/h,与现场实测隧洞涌水稳定时的最大涌水量1 700 m3/h接近。研究成果可应用于水文地质条件类似的隧洞工程涌水量计算。     

考虑中溶盐作用下的结构性黄土强度准则

以西安地区Q₂^eol黄土为研究对象,采用室内试验和理论研究的方法探究以CaSO₄为代表的中溶盐含量对原状黄土结构性强度的影响。通过对4种不同含量(0、0.476、0.952、1.904 g/L)的CaSO₄溶液饱和下的黄土试样进行不同围压(50、100、200、400 kPa)的三轴固结不排水剪切试验,测定并分析结构性黄土试样强度的变化规律。结果表明,该土样的应力-应变关系曲线均呈硬化型,且在同一围压作用下,黄土强度随中溶盐含量的增大呈先快增再缓增的趋势。基于岩土体的二元介质模型,对结构性土体的强度准则进行修正,得到与中溶盐含量相关的剪切抗力分担率参数,建立了适用于西安地区考虑中溶盐含量的结构性黄土强度准则,为具有该特性的黄土区域建设提供参考。     

干湿循环作用下原状黄土渗透性及其对土-水特征曲线的影响

为评估干湿循环作用对原状黄土水力特性的劣化效应,对甘肃Q₃黄土进行了4组不同干湿循环路径下的饱和渗透试验与土-水特征测试,分析土体饱和渗透系数和土-水特征曲线随干湿循环次数、循环幅度和下限含水率的变化规律。结果表明：原状黄土饱和渗透系数劣化度与干湿循环次数间关系可采用双曲线函数进行描述,6次循环后劣化度变化趋于稳定;土体饱和渗透系数劣化度随循环幅度增大而线性增大,随下限含水率增大而线性减小。V-G模型对干湿循环下黄土的土-水特征曲线拟合效果良好,模型参数θ_s、α、n变化幅度较小,而参数θ_r随循环次数增加呈指数下降趋势。依据试验结果建立了考虑干湿循环3参数的饱和渗透系数劣化模型与土-水特征曲线模型,并对土体非饱和渗透系数进行了预测分析。     

高外水隧洞变形稳定性的基质压缩效应

深埋水工隧洞通常会面临高地下水位问题,为准确分析高外水隧洞围岩变形稳定性,需合理模拟外水内渗的力学作用。现阶段,学者们虽已认识到在饱和岩体渗流-应力耦合分析中考虑岩石基质压缩的必要性,但针对岩石基质压缩对高外水隧洞变形稳定性影响的相关研究尚未见报道。基于饱和多孔介质有效应力原理和孔压修正系数,并考虑围岩渗透特性动态演化,建立了高外水隧洞渗流-应力耦合分析模型,并在ABAQUS中进行了数值实现。依托某深埋引水隧洞,在分析其渗流场和变形稳定性的基础上,开展了不同岩石基质可压缩性条件下的高外水隧洞渗流-应力耦合分析,揭示了高外水隧洞围岩变形稳定性随岩石基质可压缩性的变化规律。结果表明：岩石基质压缩直接影响着高外水隧洞的外水内渗过程,对高外水隧洞围岩变形稳定性不利,岩石基质可压缩性越大,则围岩变形和塑性区范围越大,在分析中忽略岩石基质压缩将得出偏于危险的结果。     

极浅埋特大断面饱和黄土隧洞施工

邙山隧洞为南水北调中线一期工程穿黄隧洞盾构机接收洞,具有浅埋、开挖断面大、饱和黄土围岩等特点,合同中规定采用矿山法开挖,安全风险突出。施工中,采取双侧壁导坑法与分层降水、分层开挖相结合的混合工法,实施效果显著。