素水泥土及纤维水泥土动力特性试验研究

利用动三轴试验仪对温州地区水泥土进行了试验,研究结果显示:(1)水泥土试样的动应力-动应变曲线、动弹模-动应变曲线均符合双曲线形式,水泥掺量对水泥土动应力的影响最为明显,水泥掺量、纤维掺量、动荷载频率对水泥土动弹模的影响非常明显。(2)随着水泥掺量、动荷载频率的提高,水泥土样发生破坏时的动应变明显变小;随着纤维掺量的提高,水泥土样发生破坏时的动应变明显变大,掺入适量的纤维可以提高水泥土的塑性;当应力水平超过水泥土的"临界动应力"时,水泥土的塑性变形急剧增大直至土体破坏。(3)工程设计时,应控制上部结构传下的总应力不大于加固土体处的临界应力,且应避免荷载频率与水泥土体的固有频率相近。     

软土地基沉降规律分析及沉降预测方法改进——以成都天府国际机场为例

曲线拟合法(指数曲线、对数曲线和双曲线)因精确度较高、计算方便经常被用来预测地面沉降量,而对于软土地基,双曲线法的预测效果更好。使用双曲线法对成都天府国际机场某试验段监测点数据进行沉降量预测分析并与实测数据对比发现,在监测周期内不同监测时间段和不同软土厚度时,预测误差规律不同。利用监测日期的时间序列和监测点的软土厚度因素对原有的双曲线法进行了改进,并与3种传统曲线拟合法的预测结果对比分析,发现改进双曲线法和指数法的预测精度均很高,但指数曲线法不适合长时间序列沉降预测。研究成果可为成都天府国际机场和其他类似工程地面沉降预测提供参考。     

滴灌作用下膨胀土边坡表层含水量影响因素分析

含水量是影响膨胀土裂隙开展的关键因素,基于控制含水量(后称"控水")的思路治理膨胀土边坡的方法具有重要的工程意义。提出利用滴灌加湿作用控制膨胀土边坡裂隙的理念。运用有限元分析方法,研究滴灌作用下膨胀土表层初始含水量、滴灌量、滴灌历时以及坡度等关键敏感性因素对边坡表层含水量的影响规律。研究结果表明:膨胀土具备较强的保水性能;初始含水量低、持时短、大间距的滴灌,不利于土体水分重分布;多点源交汇滴灌下的坡度越大,滴灌浸润范围越大。因此,可通过开启较高的滴灌临界含水量、设置较大坡度以及合理的滴头水平间距来增强膨胀土边坡表层土体的加湿效果。     

长江流域水土保持与生态建设的战略机遇与挑战

水土保持与生态建设是社会经济可持续发展的重要基础。基于长江流域水土保持与生态建设的战略需求和目前流域的水土流失状况,提出了该区域水土保持与生态建设的主要任务及在生态效益科学评估、生态补偿机制建设和关键技术突破等方面面临的挑战。最后,结合目前水土保持与生态建设中的不足、新时期任务以及面临的挑战,从系统调查和评估、科学规划、协同机制、关键科学技术问题攻关、建立试验示范区并推广等角度出发,提出了建立协调机制、啃硬骨头、补齐短板、重视监测、加强研究等五方面的建议。     

土体结构性数值模拟及应用研究

随着现代地基原位取土技术的发展以及对土体微观结构认识的提高,越来越多的研究认识到未扰动状态下的自然原状土与重塑土相比其力学特性存在显著差异。为研究土体结构性的影响,在剑桥模型基础上考虑超固结与结构性状态变量因素的影响,在上下负荷面剑桥模型理论框架下,通过三轴压缩试验对结构性土的受力响应特性进行了模拟试验研究,对受结构性因素影响下土体的屈服过程、可压缩性、在循环加载作用下超孔隙水压的发展以及相应状态变量演化规律进行了详细对比分析。试验研究结果表明:与重塑土相比,结构性土的加载响应存在明显的屈服软化过程,加载过程中伴随着结构性的破坏表现出更高的可压缩性且更容易导致动力液化的发生。在对土体结构性详细研究的基础上,通过数值模拟桩柱结构在自然地基环境下的地震响应,对结构性因素对结构动力响应的影响进行了研究分析。研究结果表明:由于更高的非线性以及可压缩性特征,自然原状土地基在地震作用下能够引起更高的超孔隙水压,加速土体力学强度的衰减进程,进而表现出更大位移响应以及震后塑性位移,直接影响结构的稳定与安全。研究结论加深了对自然土体结构性的认识,可为高结构性自然原状土地基条件下的结构受力分析与设计提供参考。     

林木根系对坡面土崩解特性的影响

林木根系能大大增强坡面土抗崩解能力。首先制作不同直径、含根量、分布形式、含水量的根系重塑土样,然后对不同条件下根-土复合体进行崩解试验,分析了林木坡面土体崩解特性的影响因素。实验数据表明:根系直径相同时,复合土含水量从15%增加到25%,水平根系的复合土抗崩解能力减小较快,垂直根系及复合根系抗崩解能力减小较慢;含水量一定时,3种根系分布形式的复合土抗崩解能力随根系直径和数量的增大而增大;根系直径和复合体含水量一定时,复合根系的根土复合体抗崩解能力最强,垂直根系次之,水平根系最弱。由此可以得出:林木根系影响土崩解的主要因素是根系分布形式,其次为土的含水量及根系直径,这对选择适宜林木植物护坡具有一定的借鉴作用。     

基于Bayes理论的田间层状土壤水分运动参数识别及不确定性分析

土壤水分运动参数是非饱和带水分及污染物运移研究的核心参数,根据点尺度土壤样本的室内稳态试验得到的水分运动参数往往不能准确反映天然条件下田间尺度土壤水分运动特征。本文基于为时2年的田间土壤含水量观测数据(2013年为率定期,2014年为验证期),通过土壤转换函数得到了VGM(van Genuchten-Mualem)模型水力参数的先验分布,建立了反演层状土壤持水和导水特征的贝叶斯模型,采用自适应差分演化(DREAMZS)的采样方法,结合Hydrus_1d模型,对田间尺度土壤水分含量预测模型进行优化及不确定性分析,获得了水分特征参数的后验分布,分析了最优参数组的模拟效果及模型预测的95%的置信区间。结果表明,基于DREAMZS采样的Bayes方法可以实现田间尺度层状土壤水分特征参数的率定及土壤水分动态的模拟预测。率定结果显示饱和导水率Ks最不敏感,饱和含水量θs最为敏感,可识别性较高,室内试验反演得到θs可用于田间土壤水分运动的模拟。随着土壤含水量模拟深度的增加,PUCI(单位平均相对宽度所包含的实测点数据比例)值越大,模型预测的性能越高。模拟结果的不确定性主要由模型结构所引起,所以对模型结构的修改完善是未来提高模型预测的关键。     

“红旗河”调水方案的制约因素与中国西北干旱治理对策

回顾"红旗河"调水方案提出的背景以及方案构想,认为"红旗河"调水方案有几个制约因素:旱区引水灌溉导致土壤盐渍化、旱区大量水蒸发加强下风半干旱地区侵蚀降雨和水土流失、远距离悬河与干旱区明渠引水的泄漏和蒸耗,并提出治理我国西北干旱的对策:找出西北干旱的起源点——罗布泊,将罗布泊及其周围地区作为扭转西北干旱生态的关键点,采用改进的古老旱区引水技术,将水经地下引到罗布泊及其周围,筑起一道强大的水幕屏障,同时改善盆地内的地下水水质。     

土壤和地下水环境中纳米材料迁移的研究进展

纳米材料具有特殊的理化性质,在各个领域被广泛使用,最终其不可避免进入地下环境(土壤和地下水环境的简称)中,具有潜在的环境污染风险,因而需要研究其在地下环境中的迁移行为。在收集查阅有关于地下环境中纳米材料迁移研究的基础上,对纳米材料的分类、地下环境中纳米材料迁移的机理、数学模拟方法以及影响迁移的相关因素进行了详细归纳和总结。在此基础上,对地下环境中纳米材料迁移的过程、机理以及模型等尚需深入研究的科学问题提出了展望。     

膨胀土-光纤界面力学性质试验

通过室内光纤拉拔试验,分别研究不同影响因素(土体干密度、土体含水量和土体上覆压力)下膨胀土-光纤界面的力学特性。试验结果表明,各组膨胀土光纤界面的位移-拉力曲线具有相似的规律,即拉力随位移先线性增大至峰值,然后逐步降低,最后趋于稳定。基于描述光纤-膨胀土界面位移-拉力的3段式拉拔模型分析得出,在相同条件下,光纤土体界面剪切强度与土体干密度、上覆压力成正相关,与土体含水率成负相关。