水位波动作用下软土的变形强度特性研究

在我国沿海地区,过量抽取利用地下水引发了明显的地面沉降,限制开采量、人工回灌地下水对减轻地面沉降具有显著效果。开采与回灌地下水促成了地下水位的大幅波动,使得沿海地区广泛分布的软土层发生了明显的沉降与回弹变形。为了研究软土在水位波动作用下的变形和强度特性,利用沉降柱试验装置模拟地下水位波动,对不同水位波动次数作用后的软土试样进行了高压固结试验、直剪试验和三轴试验,研究了水位波动次数对软土变形性状的影响,给出了用初始强度指标和含水量表示的、不同水位波动次数作用后的软土残余强度表达式。试验结果表明:随着水位波动次数的增加,软土的变形特性增强而强度特性降低,黏聚力和内摩擦角随波动次数的增加呈近似线性降低;相同水位波动次数下软土试样的强度指标随含水量的增加呈明显下降趋势。研究成果对于探索城市地下水位波动对地面沉降和承载力变化的作用机理,提高科学决策水平及减轻环境地质灾害有着重要实际意义和应用价值。     

地下水位波动条件下粉土地基变形特性试验研究

针对我国沿海城市地下水波动引发地面沉降灾害频发的特点,以上海第四纪沉积粉土为研究对象,通过室内模型试验模拟地下水位波动和建筑物荷载变化,取得了模型箱内粉土地基变形实测数据。在此基础上分析了在水位波动与荷载变化耦合作用下粉土地基的变形特点,获取了水位波动下粉土地基变形及其与荷载、孔隙比、压缩模量、渗透系数间的相关关系。研究结论可为城市地面沉降危害的防治提供参考。     

流网和一维动力学模型相结合模拟麦田暗管排水地段氮肥的流失

为研究麦田暗管排水地段氮肥运移转化及淋失规律，在地下水位以上的土壤非饱和带建立了氮素运移与转化的一维模型，在地下水位以下的饱和带采用流网与一维模型相结合近似模拟暗管排水地段的二维溶质运移问题，这样田间饱和非饱和流动区域即可作为一个整体进行研究，方法简单、实用。对方法及模型的正确性进行了田间试验验证。     

裂隙及强降雨入渗对堆积体滑坡渗流场及稳定性的影响

降雨入渗导致滑坡地下水位以上的非饱和区水压力暂时升高，坡体基质吸力减小，抗剪强度降低；同时，滑坡内的裂缝又为雨水下渗提供快速通道，雨季强降雨将在坡体裂隙较发育的部位汇集形成暂态水源，连续补给产生高孔隙动水压力，并导致深层滑坡的地下水位上升。这种瞬态的地下水运动及暂态附加水荷载成为非饱和边坡在雨季失稳的控制因素。以某大型堆积体滑坡为研究对象，采用土体饱和—非饱和渗流理论和有限差分方法，研究强降雨在坡体的裂缝末端形成的暂态水源对滑坡渗流场和地下水位的影响机制，通过强度折减方法计算暂态补给水对滑坡稳定性带来的不利影响。这些研究可为堆积体滑坡的预防和排水治理设计提供科学依据。     

土坝渗流对地下水位动态影响三维有限元分析

根据某平原水库的蓄水过程和地质、结构特点,建立了饱和—非饱和非稳定渗流计算模型,采用三维有限元方法模拟了坝址区域地下水位在水库蓄水过程中的动态变化过程。通过计算分析表明,在水库运行2年后,距截渗沟400 m以外的地下水位变化基本趋向稳定,但400 m以内水位在17.1~17.5 m之间波动。     

基于双剪理论的饱和/非饱和渗流边坡稳定性分析

根据Bishop非饱和有效应力假定建立了适用于非饱和土的双剪统一强度理论。基于非饱和土双剪统一强度理论使用二维显式有限差分程序FLAC,以某边坡模型试验为例,考虑土体强度的中间主应力效应及渗流的影响,分析了地下水位升降导致的饱和/非饱和渗流条件下边坡稳定性分析问题。饱和及非饱和渗流的计算分析均说明忽略中间主应力效应的计算结果与边坡模型试验结果不相符。地下水位下降过程中,按相关联流动法则计算得出边坡只存在一条滑动面,而非相关联流动法则计算结果显示边坡存在多条滑动面。     

基于饱和-非饱和流动理论的土壤水运动模拟

采用一维垂向饱和-非饱和运动方程研究模拟土壤水分变化和浅层地下水位的起伏,并辅以土壤蒸发、土壤下渗、地下径流等模型。选取地下水位埋深浅,且受降雨影响明显的典型平原区旱地作为研究区,采用土壤水分观测仪、地下水位观测井以及降雨蒸发观测站联合对试验区水文过程进行观测,尝试提出具有较强物理意义的平原区产流模型。模型计算结果与试验区观测结果对比显示,模型能较好地反映试验区土壤水分及地下水位变化过程。     

上海地下水流场变化及对地面沉降发展的影响

针对近年来上海地下水采灌格局新的变化态势,利用地下水位与地层变形的实测数据,分析了地下水渗流场变化及对地面沉降发展的影响.结果表明:开采地下水直接影响地下水流场分布;埋深170～300 m的深部含水层集中开采导致的地下水位持续下降以及地表下至75 m范围内的浅部含水层的工程降水和建筑荷载,是目前上海地面沉降的两大制约因素;深部含水层地下水开采量已超过总采量的80%,其地层压缩量占地面沉降比例超过50%,75 m以浅地层的固结压缩则占近30%.提出了地下水资源开发管理和地面沉降系统调控的对策与措施,有助于减弱地面沉降及其社会危害.     

基于古河道变迁的廊坊东沽港地面沉降影响因素研究

通过搜集河北平原东沽港镇工程地质及水文地质资料,开展工程地质、水文地质、环境地质调查,利用物探、钻探、水准测量等技术手段进行勘查,并对地面沉降现状及危害进行跟踪调查,系统研究了东沽港镇地面沉降影响因素。结果表明:①研究区位于第四系古河道变迁带,具有物质松散、抗压性弱、沉陷性大的特点,在地下水位变化过程中,受砂层饱和自重、地下水下渗及其孔隙水压力差等影响,古河床与河漫滩易出现错动裂缝。②研究区地面沉降主要的外部因素是浅层地下水位下降,是引起地面沉降的动力;主要的内部因素是地层沉积差异,为地面不均匀沉降提供了物质基础;次要因素是深层地下水位变化、地质构造活动和人为回填池、塘等。研究区地面沉降影响因素的研究成果为河北平原地面沉降研究及防治提供理论依据。     

蓄水和蒸发条件下土壤过渡层中水盐运移规律研究

在国内外有关土壤水盐运移规律研究成果的基础上,应用陕西省卤泊滩综合治理和谐生态模式,分析了在蓄水和蒸发条件下,土壤饱和层与非饱和层之间的过渡层中盐分变化规律以及对土壤饱和层和非饱和层盐分的影响。针对3组不同初始条件,分别开展了室内试验和数值模拟。结果表明,在地下水位基本稳定情况下,土壤非饱和层与饱和层之间存在一个10～20cm的过渡层。在蒸发条件下,由于土壤毛管的水分蒸发作用的最低范围在过渡层内,所以过渡层有隔离下层盐分作用。如果土壤非饱和层含盐量高,蒸发可能呈返盐;如果土壤非饱和层含盐量不高,但过渡层含盐量高,蒸发也可能呈返盐;过渡层如果含盐量低,蒸发返盐的可能性很小;但过渡层以下的饱和层盐分,不管含盐量高低,均处于相对稳定状态。过渡层对下层高含盐的隔离作用显著。     

超采深层地下水引起地面沉降规律的探讨

分析了华北平原地区因超量开采深层地下水引起土层压缩和地面沉降的成因和规律，依据深层地下水非稳定流抽水原理和地层渗透固结理论，计算地下水位下降后形成的深层粘性土层的压缩量和地面沉降量。     

浅析高压旋喷桩在软基渠道扶壁的应用

黔中水利枢纽一期工程桂松干渠软基渠道采用高压旋喷桩进行扶壁,通过芯样检测和现场挖桩试验,表明采用高压旋喷灌浆后提高了基础的密度,降低了含水量,大幅度提高了软基的抗剪断强度,确保了软基渠道开挖后的稳定性,为渠道进行混凝土箱涵施工创造了条件,同时为在第四系淤泥质黏土进行渠道施工积累了丰富的经验。     

软土地层中盾构法开挖三维有限元模拟

以某条软土地层中开挖的地铁隧道为例,根据非线性有限元法的基本原理,利用大型非线性有限元软件ADINA三维动态模拟地铁隧道开挖过程,计算结果揭示了在盾构推进过程中地表沉降分布以及特点,得到盾构法开挖引起的地表沉降曲线,其形态与Peck计算得出的横向地表沉降槽正态分布曲线的形态基本一致,隧道轴线正上方地表沉降最为明显。     

淮南采煤沉陷区水资源开发利用关键技术

平原煤炭开采造成的大规模地面沉陷和沉陷洼地积水是淮南煤矿开采区主要的环境地质灾害问题,严重影响区域社会生产与生活。另一方面,淮河中游本段地势低平,气候多变,不少年份洪涝旱灾并存,而区域内水资源调蓄工程不足,迫切需要改善。将沉陷积水洼地改造建设为具有综合功能的蓄洪与水源工程,是一个具创新意义和现实意义的采煤沉陷区治理思路,可趋利避害,为提高区域防洪、除涝和水资源保障的能力服务。本文基于淮南采煤沉陷区蓄洪除涝与水资源开发利用的研究需求,构建了较为系统的技术研究框架,以期为支撑实际的沉陷区治理与综合利用提供技术研究思路。     

松木桩处理软土地基的设计与施工

用松木桩处理软基是一种取材容易、造价较低、施工简便的地基处理方法。松木桩适宜在地下水位以下的环境工作 ,适用于软土地基厚度较浅、设计承载力不超过 130kN/m2 的工程。     

深厚软土地基堆土预压法观测与分析

本文论述用30m深塑料排水板处理27m厚淤泥质粘土地基的工程实践。通过对两座5万m~3油罐地基堆土18m超载预压和充水17m复压测试，结果表明:塑料排水板的有效作用深度可达30m；预压后地基承载力可达340kPa、最大沉降量达3．36m，固结度95％。测试还表明:在含有“千层饼”薄层粉砂结构的淤泥质粘土中，插排水板后排水团结较快，可以每层30cm、每天1．5～2kPa的堆土速度，不间歇地一次加荷到位。安全控制应以沉降速率为主、水平位移速率为辅，其标准可分别采用20mm／d和4mm／d。     

广州南沙区软土分布特征及工程性质

基于高密度均匀分布的4 280个钻孔资料,结合广州海岸变迁史及¹⁴C测年试验成果,深入研究了广州南沙区软土的空间分布特征。并依据成因时代和沉积环境,将南沙软土划分为两大层,其中上层为全新世软土层,¹⁴C年龄约为1 500~8 500 a;下层为更新世软土层,¹⁴C年龄约为34 000~45 000 a。同时对南沙区软土基本物理力学参数进行了统计和分析,对比研究了上下两层软土工程性质的差异。研究结果表明:南沙软土分布面积约718 km²,占全区总面积的91.6%,平均厚度15~20 m,普遍具有含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩性强、渗透性弱等特点;相较于下层软土,上层软土的厚度、含水率、孔隙比、压缩系数更大,抗剪强度更低,粉细砂含量较少。