水电工程移民全生命周期信息化管理云平台建设

为解决水利水电工程征地移民工作在各个阶段存在的具体问题和信息化需求,设计研发了征地移民全生命周期信息化管理云平台。平台利用3S技术和云计算等技术,运用动态模型驱动方法,实现工程在不同阶段的业务需求：① 规划设计阶段,计算三维场景下不同高程的淹没线,统计不同淹没线的实物指标;② 实物调查阶段,移民实物补偿实时精准计算,实现移民实物补偿赔付的精准化管理;③ 移民后期综合管理云平台阶段,以权属人为纽带,将工程建设全过程的结构化和非结构化数据进行可视化展示、管理、查询和分析,并作为永久的电子化档案保存;在此基础上实现后期扶持动态跟踪管理,可查询管理每户移民后期的生活、生产情况和人员流动、对比分析扶持项目前后生活变化。该信息系统已在多个大中小型水库中运用推广,实现了征地移民工作精准化、科学化和高效率的管理。     

非饱和土水力和力学性状耦合的弹塑性模型研究进展

对非饱和土力学的研究现状进行回顾,在总结前人研究成果并结合当前研究趋势的基础上介绍了能耦合模拟非饱和土水力和力学性状的弹塑性模型。该模型综合考虑到了饱和度对应力应变关系和强度以及变形对水力性质的交叉影响。给出了将耦合弹塑性模型应用于非饱和土体固结问题中进行有限元数值计算的公式。     

NaCl溶液中不同含水率高岭土的变形特性

土试样的初始结构和孔隙溶液的化学性质强烈影响其力学行为。为探究不同初始含水率以及不同浓度NaCl溶液对高岭土的体积变形的影响，进行了一系列膨胀压缩试验。不同初始含水率试样被不同浓度NaCl溶液浸入饱和，待变形稳定后再进行压缩试验。对膨胀稳定后的试样进行核磁共振试验发现，膨胀后的高岭土试样中孔隙水有两种赋存状态，一种为在颗粒表面受到扩散双电层影响的吸附水，另一种为存在于孔隙中的水。当试样浸入NaCl溶液后，饱和度增加，有效应力降低，试样发生膨胀。由于扩散双电层的影响，使得土颗粒之间形成广义渗透压，在同样条件下，随着NaCl溶液浓度的增加，广义渗透压力降低，考虑化学作用的颗粒间的有效应力增加，膨胀率随之降低。在相同压实功下，随着初始含水率的增加，由于试样颗粒排列趋向定向，小于0.01μm的孔径增加很多，而小于0.01μm部分孔径很难压缩。     

常含水率下非饱和高庙子膨润土加砂混合物的水力-力学性质

对非饱和高庙子膨润土与砂混合物击实样进行常含水率下的不排水等向压缩和不排水三轴剪切试验,研究非饱和高庙子膨润土与砂混合物的水力-力学特性,拟模拟深层地质处置工程中缓冲/回填材料在不排水状态下受力时的性状。试验研究表明:在不排水等向压缩和不排水三轴剪切试验中,固结应力和剪应力的增大引起非饱和土试样孔隙比减小,饱和度增大,吸力减小;在不排水剪切试验中,应力-应变曲线呈外凸的形状,试样发生体积收缩和侧向膨胀变形,净围压对试样的初始刚度、不排水剪切强度和变形有较大的影响。     

基于CPTU测试的K_0固结黏土中静压桩时变承载力研究

基于空间滑动面(SMP)准则改进的K_0固结各向异性修正剑桥模型,考虑K_0固结饱和黏土初始应力各向异性、应力历史及应力诱发各向异性对土体三维力学特性的影响,推导了静压沉桩柱孔扩张问题的弹塑性解析解。在此基础上,根据桩侧土体应力状态与单剪试验中试样应力状态的相似性,结合桩周土轴对称固结理论提出采用孔压静力触探仪(CPTU)锥尖阻力、锥肩孔隙水压力及相应孔压消散数据预测静压桩时变承载力的理论方法。通过离心机模型试验实测结果和理论预测值的对比,验证了理论方法的有效性,研究了静压桩承载力随时间的变化规律。研究结果表明,本文理论预测方法避免了土体基本参数测定等繁琐过程,且可以较为合理地预测静压桩时变承载力;静压桩沉桩结束后其承载力在短时间内迅速增加,之后承载力增加幅度变缓且逐渐趋于稳定值;静压桩桩径越大,沉桩结束后承载力增加的速度越慢,承载力达到稳定值的时间越长。     

土体导热系数温度效应及其预测模型

考虑环境温度变化对土体导热系数的影响,对于地下热工项目的优化设计和安全评价是必要的。利用热探针法测试了不同温度下红黏土、粉土、软土和膨润土的导热系数,分析了土体导热系数的温度效应及其影响因素,建立了考虑导热系数温度效应的加权几何平均模型,并与传统的预测模型进行对比分析。试验结果表明：土体导热系数随温度的增加而增大,其温度效应随干密度的增大而减小,温度对非饱和土体导热系数的影响较大,对于干燥和饱和土体导热系数的影响较微弱。温度对土体导热系数的影响可能取决于水汽潜热传输作用的变化,土中可提供潜热传输的水分和水汽运移通道越多,土体导热系数的温度效应越显著。模型计算结果表明,提出的加权几何平均模型预测性能良好,且较好预测了含水率和干密度对土体导热系数温度效应的影响,而Tarnawski模型、Gori模型、Leong模型预测精度均低于加权几何平均模型。     

pH值对工程废浆稳定、絮凝及固结特性的影响

在影响药剂真空预压法处理工程废弃泥浆效果的诸多因素中,pH值是其中最重要的因素之一。文中关于pH值对工程废弃泥浆稳定、絮凝和固结特性的影响进行了研究。首先探讨不同pH值时废浆中土颗粒Zeta电位的变化规律;然后研究泥浆不同pH时絮凝剂APAM的最佳添加量和不同pH值调节方式时废浆的絮凝效果;最后通过固结试验分析了在絮凝剂APAM添加量相同情况下不同pH值导致废浆的不同固结特性。研究结果表明：①土颗粒表面Zeta电位的绝对值随废浆pH值的增大而减小,颗粒粒径随pH值的减小呈增大趋势,特别是在酸性条件下,废浆中土颗粒更容易发生聚沉,小于0.01mm的土颗粒多变为0.01~0.02mm的土颗粒;②不同pH值的废浆在达到最佳絮凝状态时各条颗分曲线相差不大,但是APAM的最优添加量随着废浆的pH值变化而变化;③pH值的不同调节方式对废浆的絮凝效果有较大影响,相同pH值时,采用CaO调节方式得到的废浆絮体粒径要比采用NaOH调节方式得到的废浆絮体粒径要大;④固结试验表证明pH值接近中性泥浆絮体的固结系数最大,建议在药剂真空预压处理工程废弃泥浆时将pH值调节至中性。研究成果对药剂真空预压乃至压滤、离心法处理工程废弃泥浆实践均具有一定的实际指导意义。     

苏州软土蠕变特性的参数研究及其有限元应用

为探讨苏州地铁一号线沿线软土地层的蠕变特性及其对盾构隧道长期沉降的影响,对该区土样进行三轴试验和一维蠕变试验。引入关口-太田模型(S-O模型)描述苏州土依赖时间的本构关系,结合有限元程序GLEAVES对试验进行数值模拟,并验证模型及程序的可靠性。最后对苏州地铁长期沉降作一算例分析。研究表明:苏州地铁沿线土层有明显的蠕变效应;引入S-O模型的GLEAVES程序较好地模拟出苏州土本构关系;为控制隧道的长期沉降,应严格控制盾构顶推力。     

炉渣改良淤泥质粉质黏土力学性质试验研究

以探究垃圾焚烧炉渣改良黏性土力学性能为目的,在不同的竖向压力(100~800 k Pa)下,对上海淤泥质粉质黏土掺和炉渣后的混合重塑土样进行了室内直剪试验研究,得到了混合土剪切破坏的变形特性和强度特性。结果表明,随着炉渣掺量的增加,混合土样的抗剪强度逐渐增大,受力由黏性土逐渐转向炉渣。最后,通过对试验后混合土样破坏面的观察,分析了土-渣混合物强度提高的作用机理。     

膨胀性非饱和土水力和力学性质的弹塑性模拟

Alonso等人提出的非饱和土弹塑性本构模型(BBM),不能用于预测膨胀性非饱和土的力学性质。现有的膨胀性非饱和土的弹塑性模型(BExM),其微观参数及微宏观变形的转换关系确定非常困难。从宏观角度,在已有的非膨胀性非饱和土水力特性和力学性质耦合的弹塑性本构模型的基础上,发展和建立了一个可预测非饱和膨胀土的水力特性和力学特性的弹塑性本构模型。模型引入不同形状的等孔隙比线与屈服线,并考虑了变形对土水特性的影响。对已公开发表的非饱和膨胀土的试验结果进行预测,包括常净应力的吸湿试验,吸力不变的等向压缩试验及三轴剪切试验。预测结果表明该模型能够定量的描述膨胀性非饱和土的水力和力学特性。