长三角地区填埋场ET封顶系统的性能评价

从ET(evapotranspiration,腾发)封顶系统工作机理出发,根据苏州市气象资料,首先用Penman公式计算ET封顶的潜在腾发量,然后依次求解植被截留量、土面蒸发量、植被蒸腾量和地表径流量,从而求得净入渗量;将净入渗量作为边界条件,选取典型参数分别建立单一土层型ET封顶和毛细阻滞型ET封顶的非饱和渗流模型,分析得到这两种封顶内的水分运移规律,并对其性能进行评价。分析结果表明,蒸发蒸腾对ET封顶中的水分运移起决定性作用,封顶中浅部土体含水率受降雨和腾发作用影响显著,而底部含水率不变化或变化很小,蓄水–释水循环主要发生在植被根系发育区。植被良好、根系深度50 cm的ET封顶系统累积透水量很小,在长三角地区气象条件下能满足设计要求,其中毛细阻滞型ET封顶的累积透水量小于单一土层型,这两种ET封顶减小降雨入渗的性能均优于传统压实黏土封顶。     

垃圾填埋场毛细阻滞型腾发封顶工作机理及性能分析

毛细阻滞型腾发封顶目前主要用于国外干旱、半干旱地区,在湿润气候区的研究很少。在杭州市露天构筑毛细阻滞型腾发封顶模型,量测18个月中降水、蒸发和植被蒸腾下土柱透水量、地表径流量和土体含水率,得到该封顶在不同季节的响应,分析了毛细阻滞作用机理及其性能,使用水量平衡模型(HELP)和土壤–植被–大气相互作用模型(VADOSE/W)对试验过程中的水量平衡进行模拟,探讨了数值模拟存在的问题。试验过程中,共降水2361 mm,产生地表径流88.4 mm,透水67.4 mm,其他降水均在土层吸持与腾发交替作用下最终返回大气,由于试验地区多雨期与植被腾发旺盛期重合,毛细阻滞型腾发封顶在该地区具有良好性能。由于毛细阻滞作用,使得上部黏土中存储了更多水分用于后期腾发,从而减少了透水量,当毛细阻滞界面附近土体的体积含水率超过临界含水率时毛细阻滞界面被击穿,击穿是连续强降雨作用的结果。HELP和VADOSE/W均高估了地表径流和透水量、低估了腾发量,因为VADOSE/W能考虑毛细阻滞的机理,所以大致上VADOSE/W的模拟结果比HELP更合理和准确。     

垃圾土的降雨入渗分析

本文通过数值模拟计算了不同初始孔隙水压力和不同降雨条件下的垃圾土的降雨入渗,展示了垃圾土中的水分运移过程,得出了孔隙水压力分布随时间的变化曲线,使得对垃圾土入渗问题的认识更加直观和清楚。同时根据计算结果讨论了不同初始孔隙水压力和不同降雨强度对垃圾土入渗过程的影响,阐述了降雨入渗时的垃圾土中渗流的变化规律,并用试验验证了本文计算结果的合理性。最后模拟了填埋场降雨入渗,揭示了孔隙水压力分布的变化。     

垃圾土中水分运动的一维数值分析

运用Brooks-Corey模型拟合了垃圾土的土水特征曲线和非饱和渗透系数,运用饱和—非饱和渗流分析,研究了垃圾土的一维水分运动过程,通过数值模拟计算了垃圾土在降雨入渗过程前后的水分运动,展示了孔隙水压力随时间的变化,使得对垃圾土中的水分运动过程的认识更加直观清楚。     

变热源强度温度荷载作用下非饱和土中的水分迁移规律研究

给出非饱和土中热能传输和水分迁移的耦合控制微分方程。假定无限介质内热源的存在引起周围多孔介质内温度的瞬态变化和水分的迁移和扩散。利用多重Fourier变换、Laplace变换给出其在变换域上的解,然后利用热源函数法给出瞬时点热源条件下非稳态温度场、体积含水率分布场的解析求解方法。通过在时间域上和空间域上进行积分,建立热源强度随时间变化的球域热源情况下的数值积分求解方法,给出温度场作用下多孔介质内水分迁移的演化规律和分布特征。     

砂浆锚杆锚固段锈蚀胀裂过程的数值模拟及分析

为研究砂浆锚杆锚固段的锈蚀胀裂过程，将杆体表面锈蚀产物的体积膨胀作用转化为虚拟径向位移直接作用在杆体孔洞周围，提出杆体发生均匀锈蚀和不均匀锈蚀时，根据锈蚀量确定虚拟锈胀位移的方法。用有限元软件ANSYS8．0中基于弥散固定裂缝模型的具有开裂功能的Solid65单元对砂浆锚杆锚固段保护层的锈蚀胀裂过程进行数值模拟。应用算例说明，在锈蚀量相等的情况下，杆体发生均匀锈蚀和不均匀锈蚀时，砂浆保护层的开裂程度是明显不同的，锈蚀对砂浆保护层的破坏程度是不一样的，由此提出在进行锈胀预测时均匀锈蚀假定应慎用的观点。     

冻结条件下开放体系风积砂水分迁移的动态观测及分析

 为揭示冻结过程中风积砂的水分迁移动力,先使试件在恒温状态下达到补水平衡,之后对试件施加温度梯度,实时监测土体内温度和未冻水含量的变化过程,依据试验结果对入流通量模型进行修正。研究结果表明：在恒温状态下,基质势和重力势是风积砂中水分迁移的主要动力,水分迁移可以在短时间内完成,补水速率随时间衰减迅速;在温度梯度状态下,根据冻结速率和冻结深度,可将试件分为快速冻结区、过渡冻结区和稳定冻结区;在冻结过程中,试件的入流通量随着冻结速率的减小而逐渐增大,修正后的入流通量模型预测值与实测值基本吻合;在恒温补水平衡的风积砂经历冻结后,从试件底部补进的水全部进入冻结土段,水分迁移动力来源于温度梯度。     

深厚覆盖层上高土石坝的动力稳定分析

在高地震烈度区修建深厚覆盖层上的高土石坝面临许多新问题,如大坝的动力稳定、坝基液化问题等。以直粘土心墙及坝基截渗墙土石坝为例,采用三维动力固结有限元方法,研究强震区深厚覆盖层上的高土石坝的动力稳定问题。三维动力固结有限元程序以动力固结方程为基础,采用能够反应土体非线性、滞后性以及不可恢复性动变形特性的拟等效弹塑性本构模型,放弃了动孔压上升模式,在震动全过程中跟踪孔隙水压力产生、扩散和消散的发展变化,实现了动力渗流与动力反应分析的真正耦合,可较好地反映土体在地震过程中的实际性态,避免了动本构模型与动孔压模型有时难以合理搭配的问题。计算结果表明,深厚覆盖层上修筑的直心墙土石坝的静应力和静位移均较大,但它的动应力、动位移及加速度的反应值却均较小,且坝底的孔压比也较小,可满足稳定性要求。     

渗流作用下垃圾填埋场封盖土坡稳定的极限平衡分析

探讨了垃圾填埋场在长期运行过程中，由于排水系统失效而导致封盖土坡在渗流作用下失稳的原因。采用极限平衡法，通过算例定量地分析封盖土坡在渗流作用下的稳定性，指出渗流使封盖系统界面摩擦角减小，所产生的渗透压力使滑动面摩擦力下降，导致封盖土坡稳定性不足。强调在垃圾填埋场设计中，必须高度重视渗流影响，保证封盖系统长期有效的设计排水能力。     

膨胀土标准吸湿含水率试验研究

在特定恒湿恒温条件下对两种土样进行吸湿含水率试验。一种是商用高岭土和美国怀俄明州班脱土(以蒙脱土为主)，按班脱土含量分别为100％，50％，30％，20％，10％和0％的比例混合而成的土样，该混合土样可模拟不同膨胀等级的膨胀土；另一种采用中国广西3个盆地的膨胀土样。由试验结果可以看出，膨胀土的吸湿和脱湿平衡含水率有较大差别，但脱湿平衡含水率物理意义明确且稳定。将准吸湿含水率定义为60％脱湿法测定的平衡吸湿含水率。土壤最大吸湿含水率与膨胀土的蒙脱石含量、液限、塑性指数和自由膨胀率之间线性相关，能反映膨胀土的基本属性，因此是膨胀土鉴别和分类的重要信息。采用所提出的试验方法，设备简单，方法易行。对天然含水率的膨胀土试样进行试验，72h基本达到稳定，可以满足工程要求。     

沥青混合料运输过程中的离析现象分析

我国目前高速公路路面质量管理系统中,石场石料加工是最不被重视的一个环节。高速公路施工所需的石料往往从当地的一些小石场临时采购。即便是为高速公路施工而专门开设的采石场,也存在石质不稳定的问题,且因是临时性的,生产工艺较落后,导致生产的集料具有盲目性,其严重后果是配合比设计迁就集料生产的盲目性,无法调配出优良的级配曲线,施工中易产生离析,这样的碎石用于路面易导致早期的水损坏。为改善沥青路面的水稳定性,需从材料、设计及施工等多方面采取措施。     

复杂裂隙岩体水–力耦合模型及溶质运移模拟

 在刚块弹簧法中引入非线性的裂隙本构关系,同时考虑裂隙法向的非线性应力变形关系、切向的剪切滑动以及剪胀效应,使得该方法可以较为真实地模拟裂隙开度在复杂应力作用下的变化。结合离散裂隙网络方法,建立采用隐式求解的复杂裂隙岩体的水–力耦合模型。该模型显式考虑裂隙存在,能很好地模拟裂隙网络在应力和渗流作用下的演化特征。在水力耦合达到平衡状态后,进行溶质运移分析,采用粒子追踪法模拟溶质在裂隙网络中随渗流的运移过程。根据所提出的模型编制相应程序,对DECOVALEX项目中的典型算例进行分析,研究不同应力条件对渗流以及溶质运移结果的影响以及不同应力条件下水力耦合的控制性机制。研究发现,低应力比条件和高应力比条件下对水力耦合作用起控制作用的分别是法向应力变形关系和剪胀效应。通过对比分析,验证模型的合理性。在此基础上,讨论高水头条件下考虑水力耦合效应的必要性。     

南京地区土体热物理性质测试与分析

通过对南京地区大量黏土和粉质黏土样品的比热容值和导热值的测试，分析土体热物理性质与其含水量、孔隙比的相关关系。对影响土体比热容值、导热值的因素作了详细分析，提出根据土体含水量计算土体比热容和根据含水量、孔隙比值计算土体热导率的经验计算公式。