长沙市固体废弃物处理场水文地质及环境效应评价

为了解垃圾填埋场周边地下水环境污染状况,以长沙市固体废弃物处理场周边土壤、地下水及下游水库水质为研究对象,对研究区进行采样分析,采用单因子污染指数法和内梅罗污染综合指数法对该垃圾填埋场周边环境重金属含量特征进行分析与风险评价。结果表明:As、Cr(Ⅵ)、Ni、Pb、Zn、Cu重金属是填埋场周边环境中的主要污染物,区域采样点及下游水库中重金属含量均值低于地下水质量标准Ⅲ类,填埋场区污染状况良好;Cr(Ⅵ)含量在ZK1与R1样品中均高于地下水质量标准Ⅲ类,是填埋场周边地下水的主要风险污染物;ZK1~ZK4中土壤重金属元素以Pb、Cr(Ⅵ)富集为主,其达中度污染程度,应引起重视。     

某城市排土场边坡三维稳定性分析

针对湖南某城市排土场在强降雨作用下可能诱发地质灾害的问题,设计了4种降雨类型,利用ANSYS软件建模功能,生成排土场稳定性计算模型。利用ABAQUS有限元分析软件进行了非饱和土流固耦合分析,将4种类型的降雨分别施加在排土场上,同时考虑土体的渗透系数受土的孔隙比和含水率的影响。通过监测有限元模型特征部位位移是否发生突增及塑形变形区是否贯通来判断排土场是否发生破坏,以数值计算是否收敛求解排土场的稳定性系数。分析结果表明:若当地降雨强度大于30.72 mm/h且持续时间超过30min时,排土场就有发生滑坡危险的可能,需要提前做好灾害评估和险情预防工作。     

基于Revit的基坑工程外族创建及BIM模型设计

目前,大多数BIM软件缺乏基坑支护工程设计相关族类,致使设计人员难以高效创建复杂的基坑工程BIM模型。本文基于Revit软件,采用参数化建模方法,依据构件标准化命名规则,设计开发了基坑工程中常用的支护族库,提出一套基坑工程各阶段模型构建及施工过程模拟方案。以长沙市某实际基坑项目为例,采用本文开发的外族创建基坑支护模型,验证了建模方案的可行性,最后基于Fuzor软件实现了该实际基坑施工过程的仿真模拟。结果表明,利用本文研究开发的基坑工程相关Revit外族体系,BIM技术可以更好地应用于基坑工程,从而为设计人员在基坑工程中应用BIM技术提供技术便利。     

基于无单元Galerkin法的饱和—非饱和土石坝渗流正演模拟

在土石坝渗流正演模拟中,仅研究饱和区域的渗流场并不能全面真实地反映出土石坝地下渗流状态,非饱和渗流区域的研究同样至关重要,利用无单元Galerkin法对饱和-非饱和渗流域进行求解。首先从达西定律出发,推导了渗流方程及边界条件,其中详细推导了无单元Galerkin法——通过滑动最小二乘法构造形函数,同时利用罚函数的方法计算边界条件。然后,通过与GeoStudio软件计算出的仅饱和渗流场以及饱和-非饱和渗流场进行比较,证明了该方法的准确性及有效性。最后,通过不同的均质和非均质模型,研究了坝体中零压力线、水头值、孔隙压力、含水率的分布。无单元Galerkin法只需要通过节点来实现对全域渗流场的精确逼近,解决了对网格单元的依赖问题,与其他数值方法相比,其具有前期处理数据简单和精度高的优点,更适合稳定饱和-非饱和渗流场这种复杂情况的正演模拟。     

湖南衡阳盐田桥铜多金属矿床地质特征及成矿流体研究

盐田桥铜矿床为湖南省境内衡阳盆地北缘茶恩寺铅锌多金属成矿区内重要的矿床,矿区内主要赋存白垩系戴家坪组紫红色砂岩,中元古界冷家溪群灰绿色板岩,F1断裂破碎带横贯整个矿区。白垩系地层和断裂构造为矿床形成的基本条件,流体包裹体的研究显示,矿床三个阶段的均一温度(铁硅质-黄铁矿-黄铜矿阶段288.1℃~354.1℃,石英-黄铁矿-黄铜矿阶段218℃~289℃,石英-黄铜矿-方铅矿阶段158.1℃~251.6℃)逐渐下降,指示成矿过程中可能发生了流体的混合,综合矿床宏观地质特征及成矿地质条件分析,认为盐田桥铜矿床为中高温热液石英细脉型矿床。     

基于光滑有限单元法的土石坝无压渗流场数值模拟

获得自由面准确位置是无压渗流分析中最被关注的问题。采用光滑有限元法对土石坝无压渗流场进行数值模拟,对不同模型的自由面位置进行求解,研究了渗透异常体对自由面和渗流参数的影响。根据梯度光滑技术,建立了无压渗流问题的光滑有限元模型,该方法的优势在于将单元面积分优化为沿单元边界的线积分,简化了边界相交单元的内部积分过程,降低了单元畸形对计算结果的影响。通过将矩形均质坝和梯形均质坝的经典算例计算结果和其他数值方法的结果进行对比,说明了本文提出的方法的可行性。进一步研究了不同的渗透率异常体对水头分布、渗流速度和流体压力等渗流参数的具体影响,这些结果为利用渗流参数分布的变化反演渗透异常体位置,以及进行土石坝多场耦合提供了理论依据和可行策略。     

直推钻进钻遇有机污染地层微观特征试验研究

直推钻进技术具有无冲洗介质、速度快、扰动小等优点,但是易受到有机污染场地土体工程性质差异等因素干扰,造成钻孔倾斜等现象。有机污染物会改变土体微观结构,导致土体工程性质发生变化,进而降低直推钻进取样点位精度。选取典型的有机污染物甲苯和四氯乙烯,制备不同污染浓度（甲苯浓度：75、120和672 mg/kg;四氯乙烯浓度：11、53和183 mg/kg）的土样来模拟钻遇的有机污染地层。通过XRD、扫描电镜、接触角和低温氮气吸附脱附试验探究土样在不同有机污染物浓度影响下微观结构的变化规律。SEM图像分析与氮气吸附脱附试验结果表明：甲苯、四氯乙烯对土样的包裹作用和化学破坏作用会让土颗粒团聚、比表面积减小、小孔隙数量明显增多、土体孔体积减小;其中粘粒含量最高为30.28%的2号土样在受672 mg/kg甲苯和183 mg/kg四氯乙烯污染后比表面积分别减小了30.70%和33.40%,Pearson相关系数r=0.382说明粘粒含量与比表面积减小率存在一定的正相关性。由于非极性分子甲苯、四氯乙烯对土颗粒的包裹作用,隔绝了土样的亲水性基团,导致土样亲水性变差、接触角增大。本研究表明有机污染物会导致土体微观特征的改变,最终会导致有机污染地层非均质性增强,进而会对直推钻进轨迹产生影响。     

江东金矿床黄铁矿矿物学和微量元素特征对成矿过程的指示

江东金矿床位于湘东北地区万古金矿田,赋存于新元古代冷家溪群浅变质岩中,矿体受NW向断裂控制,金资源量约12.9 t,成矿规模大,能有效代表万古金矿田的成矿特征。目前,对于该矿床细致的矿相学、元素地球化学以及金的富集机制研究相对较少,限制了对其成矿过程的理解。本文在野外地质工作的基础上,对江东金矿床的成矿阶段进行了划分,通过背散射图像和LA-ICP-MS微区原位分析,获得江东金矿床不同世代黄铁矿的微量元素特征。研究表明,江东金矿床成矿阶段划分为：石英-白钨矿阶段（I）、石英-黄铁矿阶段（II）、石英-多金属硫化物-金阶段（III）和石英-方解石阶段（IV）。根据黄铁矿的结构和微量元素特征,识别出4种类型的黄铁矿：第II阶段的粗颗粒自形的Py1a（贫Co、Ni、As、Au）和多孔Py1b（富Co、Ni,贫As、Au）;第III阶段的Py2a（蚀变围岩中,富As、Au）以及Py2b（烟灰色石英脉中,富As、Au）。不可见金主要以固溶体金（Au⁺）的形式赋存于黄铁矿晶格中,且其富集和As关系密切。结合前人研究,推断溶解-再沉淀、围岩硫化作用是江东金矿床主要的金沉淀机制。