黄土-碎石覆盖层毛细阻滞效应及设计厚度分析

为了研究我国西北地区以黄土和碎石构成的毛细阻滞覆盖层适用性,验证黄土-碎石间的毛细阻滞效应以及覆盖层初步设计厚度,在西安江村沟垃圾填埋场开展黄土-碎石毛细阻滞覆盖层极端降雨实验.实测黄土-碎石毛细阻滞覆盖层的储水能力,验证了黄土-碎石间的毛细阻滞作用,分析西安地区半湿润气候条件下毛细阻滞覆盖层的初步设计厚度.研究结果表明:在黄土层同为1.0m厚的条件下,毛细阻滞型覆盖层与单一型覆盖层相比,总储水量提高了24.9%~31.8%,有效储水量提高了38.2%~48.9%.现场实测黄土-碎石毛细阻滞覆盖层储水量为116.92mm,而按脱湿和吸湿曲线计算理论储水量分别为137.68和88.30mm.与本次降雨实测的存储量相比,分别偏大17.76%和偏小24.42%.对于黏性黄土分别下衬碎石、粗砂和中砂构建的毛细阻滞覆盖层:若采用黄土脱湿曲线计算初步设计厚度为1.06~1.12m,而采用吸湿曲线初步设计厚度为1.22~1.28m.在黄土毛细阻滞覆盖层厚度设计中,若采用脱湿曲线计算偏于危险,而采用吸湿曲线则偏于安全.     

以建筑垃圾为填料的湿润气候区毛细阻滞型覆盖层综合性能评价

利用建筑垃圾构筑毛细阻滞型覆盖层有利于解决建筑垃圾出路难题和覆盖层土料来源问题;对湿润气候区的毛细阻滞型覆盖层性能进行综合评价,有利于规范湿润区毛细阻滞型覆盖层的应用,因此具有重要的理论研究和实践应用价值.建立了以持水性、防渗性和抗滑性为指标的毛细阻滞型覆盖层综合性能评价体系,即当存储量(包括蒸发量)大于降雨入渗量的6...     

降雨过程中滑体非饱和带的滞水量计算分析

为研究滑体中的非饱和带滞水在降雨补给潜水过程中的作用,提出降雨过程中非饱和带滞水的计算方法以及以非饱和带滞水为指标的降雨阈值评价方法.通过监测降雨量、坡体潜水位及排水结构的排水流量,建立统计模型来评估降雨产生的非饱和带滞水量.利用排水隧洞影响范围内的坡体模型和均匀渗流理论正坡浸润线分析了潜水位变化所对应的土体中潜水释水量,使潜水位通过量纲变换后与降雨量和排水流量量纲一致,从而进行三者的统计模型分析.利用坡体高度饱和条件下降雨过程的监测数据建立向量自回归模型,用于计算理论降雨量,得到低水位条件下降雨过程中产生的非饱和带滞水量.根据浙江省杭金衢高速公路K103滑坡的案例,采用三次暴雨过程中的降雨、排水隧洞排水流量与潜水位监测值对降雨过程中产生的非饱和带滞水量进行了计算,分析了非饱和带滞水量对降雨补给潜水过程所起的作用,结果表明：可以将当滞水量重量达到60 kN且地下水位达到0.6 m时作为指标来确定降雨阈值.     

CSM工法在深厚饱和砂土地基的现场试验研究

以南昌苏宁广场项目基坑工程为背景,在深厚饱和砂土地层条件下,开展3次现场等厚度水泥土搅拌墙(CSM工法)试验,通过施工工艺和施工参数多次调整,得到了该工程地质条件下的施工参数。试验结果表明试验墙养护28 d墙体抗压强度为1.4MPa,试验抗压强度超过设计抗压强度75%;在深厚中砂和砾砂层抗渗系数由0.133cm/s提高了5个数量级,达到4.3×10~(-6)cm/s;试验墙施工对周边环境影响很小,地表最大沉降位移为11.3mm,最大侧向位移为24mm,各项指标均满足设计要求,取得预期防渗加固效果。说明现场试验采用的CSM施工工艺和施工参数是有效适用的,可作为该深基坑工程的防渗加固措施施工采用,并为同类工程推广应用提供科学依据和借鉴参考。     

城市生活垃圾填埋场气压分布一维稳态分析模型

掌握填埋场气压分布是填埋气灾害控制和资源化利用的基础。提出了分层垃圾填埋体气压分布一维稳态分析模型及求解方法。该模型可分析含有给定抽气压力或给定抽气流量水平导气层的填埋体气压分布。采用该模型探讨了垃圾分层特征、封顶覆盖层下和填埋体内的高渗透性水平导气层、填埋体底部渗沥液导排系统兼作填埋气导排通道对填埋体气压分布的影响规律。通过参数分析得到以下结论：填埋体垃圾不考虑产气速率和固有渗透系数随垃圾埋深增加而减小（产气速率和固有渗透系数按埋深平均）会高估填埋体内气压;封顶覆盖层下和填埋体内设置水平导气层可有效降低填埋体内气压;填埋体底部填埋气导排通道对填埋气气压较大的深部垃圾降压效果较明显。分析结果表明,该模型可指导填埋气收集系统设计,如水平导气层位置和间距布置及抽气功率选择等。     

基于MEMS传感阵列的海底地形形变原位监测装置

为了满足南海天然气水合物资源试采环境评价的迫切需要,提出基于微机电系统（MEMS）传感阵列的海底地形形变监测技术及装置.开发基于MEMS传感阵列的多点同步采集系统,在实验室理想环境测试中,实现30 m×30 m区域的地形原位监测,地形形变监测分辨率优于5 cm且监测误差小于13 mm.构建三维海底地形变形矢量模型,利用MEMS传感器的扭转角和各节的长度确定传感阵列变形后的空间位置,采用细分算法拟合获得地形的表面形态.所提海底地形形变监测装置在水深为1 203 m的天然气水合物试采区完成连续6个月的原位监测.海试结果表明,MEMS传感阵列观测到的地形最大沉降量为2 cm,最大抬升量为10 cm.     

深厚覆盖层上沙坝泄洪洞沉降的随机有限元分析

西北风沙区地表被厚厚的沙层覆盖,缺少合适的建筑材料,在深厚覆盖层上采用风积沙作为建筑材料筑坝蓄水成为一种选择.但风积沙与常规筑坝材料不同,土质特性表现出极大的离散性,采用概率分析方法进行相关计算分析显得更加合理.根据已建工程和现场采集的数据,考虑主要材料性能的离散性,运用随机有限元方法对深厚覆盖层上沙坝泄洪洞的沉降问题进行分析.经过1 000次Monte Carlo仿真模拟,预测蓄水至1 082.00m高程时泄洪洞最大沉降量的范围为19.59~35.02cm,平均值为25.36cm;最大沉降值主要分布在22~30cm之间.坝基砂层的压缩模量对泄洪洞最大沉降量影响最大,采取工程措施增大基础砂层的压缩模量,不仅可以显著抑制泄洪洞的沉降,也是防止其继续沉降的最有效、可行的措施.     

低导通电阻沟槽栅极LIGBT的模拟研究

横向绝缘栅双极晶体管(LIGBT)采用少数载流子的注入来降低导通电阻,完成了5μm外延层上普通LIGBT(C-LIGBT)、3μm外延层上的Trench Gate LIGBT(TG-LIGBT)设计及仿真.研究了利用沟槽结构改善LIGBT的正向特性和利用RESURF技术改善TG-LIGBT的反向特性.通过Silvaco TCAD软件验证了了击穿电压大于500 V的两种结构LIGBT设计,实现了导通压降为1.0 V,薄外延层上小元胞尺寸,且有低导通电阻、大饱和电流的TG-LIGBT器件.     

巷道底板锚固孔排渣影响因素分析及参数优化

利用欧拉模型的固、液两相流理论中标准K-ε三维湍流模型,对不同条件下小孔径底板锚固孔内钻渣运移过程进行三维动态分析,得出不同影响因素组合条件下排渣效果.利用相关理论计算钻渣运移过程中的压力损失,与数值分析结果对比误差较小.利用正交分析中的极差分析方法,得出决定排渣效果的影响因素由高到低依次为:排渣通道压力、进水通道孔径、机具长度、进水通道压力、排渣通道孔径.确定了底板锚固孔直径为28mm,钻孔深4m时,排渣通道压力为-3.0MPa、进水通道孔径为4mm、进水通道压力为5.0MPa、排渣通道孔径为8mm是最合理参数组合.     

江边拦河闸深覆盖层坝基沉降监测资料分析

江边拦河闸坝建在深覆盖层上,覆盖层最大深度约达110 m.坝基沉降采用两种方法观测,一种是杆式沉降仪,用于监测施工期和运行期沉降;一种是几何水准法,用于监测蓄水前施工期沉降,两种方法互为补充并相互验证.监测成果表明,两种观测方法测值差异较大,其中杆式沉降仪测值较小,在5 mm范围内,几何水准法测值较大,最大约0.04 m,两种方法有一种可靠性较差.通过监测资料分析及比较设计成果,判断坝基沉降真实情况,并简要叙述测值失真的原因,为类似工程监测设计提供一定的借鉴作用.     

腾发覆盖垃圾填埋场渗沥水控制试验及活性区域模型模拟

通过试验研究了不同腾发覆盖层水均衡过程和渗沥控制效果.结果表明:植物在覆盖层水均衡动态中起重要作用,植物的覆盖比例增加将提高覆盖层土壤水消耗速度,覆盖土层厚度60 cm时,植物生长和无植物生长情况下覆盖层实际储水能力分别为97.2 mm和62.8 mm;无植物覆盖情况下的渗沥水量为植物覆盖情况的2.1倍.相比连续性模型,活性区域模型(ARM)更为准确地模拟了覆盖层水均衡过程和渗沥水量,试验和数值模拟结果显示:植物腾发能够更为有效地调节覆盖层水分动态,达到控制渗沥的目的.     

垃圾填埋场封顶系统的设计与水分平衡

为了解决传统压实黏土封顶系统在干旱及半干旱地区存在干燥开裂的问题,三种新型的ET（Evapotranspiration）封顶系统的设计方案被提出了。其中,一种ET封顶系统设计方案的结构由上下各1m厚的植物生长土层和阻隔土层构成,另外两种ET封顶系统分别在中间与底部增设了一层生物阻隔层。在考虑降水与蒸发蒸腾循环补给的条件下,建立了水汽在多层非饱和土壤中迁移的一维数学模型。以1976年大连市全年的降水与蒸发蒸腾强度为边界条件,模拟了水汽在四种封顶系统中的迁移规律。计算结果表明,在传统压实黏土封顶系统中,由于压实黏土层具有极低的渗透性,致使整层土壤不能得到有效的水分补给;ET封顶系统中整个土层可以在降水的过程中有效地从边界得到补给,同时在蒸发蒸腾的条件下,把土层中的储水释放;ET封顶系统设计方案2中设置的生物阻隔层,不仅可以防止生物对阻隔土壤层的破坏,而且起到了排水作用。     

奎屯河流域水土中氟的分布规律

通过对奎屯河流域包气带土壤和地下潜水取样分析,发现从山前洪积砾质倾斜平原到冲洪积平原,氟 质量浓度的迁移分布明显具有淋溶-径流、径流-淋溶蒸发、溶滤-强烈蒸发浓缩3个水文地球化学分带。氟 质量浓度在细粒粘土粉土层中相对较高,而在砂层中相对较低,无论属于哪种岩性结构在地下潜水位附近氟含 量都相对较高。该流域内3条河流氟质量浓度均为上游低下游高,且在流域上游增幅相对较小而在下游增幅相 对较大。环河道由近河岸到远河岸水土中氟质量浓度也逐渐增加。初步分析认为,该内陆平原地区氟的富集是 以蒸发浓缩作用为主。运用热力学理论进行了验证,水土中氟的水平分布规律是一致的,并可相互转化。     

高速公路路基强夯加固机制分析

为探讨强夯对软土路基的加固效果,选取宿新高速公路典型地质条件路段,应用强夯置换法处理软土地基,在试验段确定3个试验点分别针对无碎石垫层、20 cm碎石垫层和40 cm碎石垫层3种工况进行试验,对试验过程中孔隙水压力的消散进行观测,得出超孔隙水压力随夯击能累计而增加,同时伴随消散而减少,使得峰值出现时间的早晚与夯点夯击顺序密切相关;对试验前后土体力学参数进行定量分析,发现垫层较厚的场地,随着孔隙水压力消散结束,在强夯试验结束一段时间后,土体颗粒间紧密接触,新吸附水逐渐固定,土的抗剪强度和变形模量都有了大幅度的增加。分析结果表明,强夯虽破坏了土体原有结构,但总体上提升了土体强度,加固效果明显。     

溪洛渡水电站导流洞卵石推移质采样方案及其输沙特性

溪洛渡水电站位于金沙江下游,水流流速大,挟沙能力强,本文结合溪洛渡水电站导流洞推移质情况,开展了高速挟沙水流条件下卵石推移质测验方案的试验研究,提出了溪洛渡水电站卵石推移质测验方案即缆道悬挂采样器加拉偏的方式进行测量并予以实施。测验成果表明,金沙江溪洛渡6#导流洞河段存在河床卵石运动情况,而且推移量很大。根据导流洞实测水沙运动资料,揭示了溪洛渡水电站导流洞卵石推移质的输移特性,并建立了卵石推移质输沙率与流量的经验关系。     

宁夏夏季逐时降水与地球同步气象卫星红外资料的关系分析

利用地球同步气象卫星GMS-5的红外资料,计算了宁夏21个气象站点处的气象卫星资料导出量.应用宁夏各站近年来夏季逐时降水资料,通过对6839个降水个例中气象卫星资料的对比分析,发现宁夏夏季逐时降水,特别是强降水过程,在气象卫星红外资料中具有较明显的表现特征.各类降水发生时,灰度值在40～210之间,亮温介于220～310K之间,灰度变率为±100,灰度梯度在0～80之间.5mm以上强降水发生时,上述物理量的范围有不同程度缩小.各地降水极大值均产生于较暖云体之中,且大部地区强降水时云体稳定.通过对宁夏强对流特点及降水天气气候学特征的分析,发现宁夏强降水产生时,大气中水汽含量与中国南方相比显著偏低.由于地理位置与地形、地貌特性的影响,宁夏区域冷空气与水汽配合困难,特别是低层水汽输送不畅,难以形成非常有利的强降水条件.这是宁夏气候干旱的主要原因之一.这一研究对进一步认识宁夏更高时间和空间分辨率天气演变的物理机制,掌握其内在规律,进而建立精细化预报模型创造了条件.     

土-水特征曲线在雨后基坑边坡稳定性评价中的应用

为研究雨型和基坑坡顶硬化长度对非饱和土基坑稳定性的影响,采用GeoStudio中SEEP/W模块进行降雨模拟,得到雨后坡体孔隙水压力和体积含水率的分布特征。然后将降雨模拟结果导入到SLOPE/W模块中,结合固结快剪试验得到的抗剪强度参数进行数值计算,并对基坑边坡的稳定性进行评价。结果表明:瞬时强降雨入渗深度小,长时普通降雨的入渗深度大;坡顶硬化有利于限制雨水入渗,可减少入渗至滑面内的量,有利于基坑稳定;当坡顶硬化长度为3 m时,降雨对基坑稳定性影响不明显,长度为5 m时,基坑稳定性基本不受降雨的影响;基坑边坡土体初始含水率较低时,前期降雨对基坑稳定性不仅没有不良影响,反而有利于基坑稳定。最后,以实际滑坡为例,对模拟结果进行了验证并说明了坡顶硬化对基坑边坡稳定性的重要性。     

地表湿润程度的表征指标及其应用展望

在一定的太阳辐射条件下,地表湿润程度不同,蒸发速率也不同。当地表充分湿润时蒸发速率最快,地表温度也最低。利用热量收支平衡原理．这一最低温度可用一般气象观测资料计算得出,即称为平衡温度。于是气温与平衡温度的差值DT便可用作表示地表土壤含水量的指标,并且该指标可用于计算逐日或逐月蒸散发量、干湿气候区划、旱情监测、森林火灾预警以及用于预测灌溉所引起的气温变化等方面。     

浅层地下水中石油烃污染研究的物理模型

石油烃污染地下水已经是一个普遍的环境水文地质问题．运用砂卵石、中粗砂、细砂、粉砂与粘土等在实验室内，按照自然界沉积物层序制作了一个含水层物理模型，具有给水、排水、监测、抽提、淋滤与注入等功能，开展石油烃污染地下水的研究．模型给水与排水实验分别表明：含水层动态存储水量约1．3m^3；含水层平均孔隙度为0．1463和0．1459，其中主要含水层中粗砂层，厚度约40cm，给水度为0．20-0．22．实验初期含水介质的盐分溶滤对模型水化学成分具有显著影响，含水层中硫酸盐、硝酸盐浓度及电导率呈增高趋势，而溶解氧呈下降趋势．在向含水层注入汽油后，连续监测表明含水层中石油烃溶解组分苯、甲苯、二甲苯和乙苯总浓度呈下降趋势，同时溶解氧低值检出，硝酸盐浓度逐步降低，而硫酸盐上升到一定浓度后基本稳定．模型含水层处于兼氧状态，这为继续研究内在生物反硝化降解石油烃的机理和增强生物降解作用的技术提供了重要的研究场地．     

飞机荷载作用下湿化对粉土道基应力响应的影响

我国西北、华北地区因地制宜选取粉土作为道基填料，在机场的服役过程中，“锅盖效应”或降雨入渗等易引发局部积水而使粉土道基湿化。在飞机荷载作用下，粉土湿化对不同跑道结构参数的道基荷载响应影响显著。本文通过自研的湿化粉土道基加载模型试验系统，研究了粉土不同湿化程度的土体应力响应特征，并且建立数值仿真模型，分析了道面板相互作用机制，面层和基层厚度、刚度等不同跑道结构参数下湿化对道基敏感区域应力响应以及荷载响应深度等的影响规律。研究结果表明：道面板间接缝传荷能力对道基应力响应的影响较小。粉土湿化促进了道基中的应力叠加效应，也增加了道基应力响应对跑道结构参数变化的敏感性，但降低了荷载响应深度对跑道结构参数变化的敏感性。在受荷较大的道面板中心点下，粉土湿化下水泥道面板刚度对道基应力响应的影响较小，基层弹性模量是道基应力响应的主要影响因素。面层厚度和基层厚度是受荷道面板外侧角点下道基应力响应的主要影响因素，合理的基层参数能有效降低湿化对道基受力状态的影响，研究成果能为机场工程跑道结构设计、优化以及道基病害处理等提供技术依据。