真空预压法淤堵泥层形成机理及预测模型研究

针对真空预压加固处理过程中容易形成的淤堵现象,结合室内真空预压模型试验,进行了不同颗粒组成和不同真空度条件下的室内试验,揭示了淤堵泥层的形成特性和机理,建立了排水量及平均含水率随时间变化的预测模型。试验表明,在低真空度作用下,由于其渗透路径宽而长,淤堵泥层厚度较大,但含水率和密实度低,形成的孔隙直径分布广且分布较均匀;而在高真空度作用下渗透路径窄而短,淤堵泥层厚度小但含水率和密实度高,形成的孔隙直径较小且分布集中;黏粒含量越高形成的孔隙直径越小,集中程度较高,滤层结构越稳定。     

海堤土工织物滤层的探讨

研究了波动水流对海堤织物滤层的水力要素及过滤机理。粒径小于0.6 mm颗粒间存在粘着力;同时,由于滤层和堤体的渗透流速不一致,则堤体界面的土颗粒将受水流剪应力的作用。在分析了使土颗粒发生变形的水流剪应力、变形土体周壁的屈服应力和波浪压力等后,根据平衡原理,建立了织物滤层的保土性准则。     

极限保土状态下的反滤机制试验研究

提出了反滤系统极限保土状态的概念,分别采用4种不同孔径的钢丝编织网进行粉土反滤试验,研究反滤系统的极限保土状态。试验表明,当滤网孔径O和粉土特征粒径d85的比值等于12时,反滤系统才达到极限保土状态。极限保土状态下的反滤系统,在淹没式出流条件下,经往复水流作用26 h后改为单向水流,水力梯度从3.8逐渐增加到9.1,并在9.1的水力梯度下持续渗透453.25 h,反滤系统仍保持稳定,未发生失稳破坏;在非淹没式出流条件下,水力梯度从5.3逐渐增加到12.7期间,反滤系统保持稳定,但在维持12.7的水力梯度下持续渗透261.83 h后,反滤系统发生失稳破坏。对极限保土状态的研究有助于工程设计中更加合理地确定织物滤层孔径上限,减少淤堵。     

管涌与滤层的研究(Ⅱ): 滤层

对管涌和滤层两个相关联问题的研究和发展过程进行了综述和评论;同时也给出了过去的研究成果,并与之进行比较。在滤层研究方面,指出了由平均粒径一点控制到两点和级配曲线多点控制的发展趋势;研究表明:太沙基的滤层规格比较保守,应结合内外水动力学研究砂砾滤层和织物滤层的适用规格。而粘土的滤层设计,关键是看能否发生贯穿性裂缝,其设计思想悬殊;井管滤层的淤堵失效应研究抽洗复苏的良策。     

土体渗透稳定性判定准则

土体的渗透稳定性是指在渗流条件下宽级配土体内粗颗粒阻止细颗粒流失的能力,土体的渗透稳定性受几何条件、水力条件和物理条件的影响。从几何条件出发,通过对收集的167种土的室内渗透侵蚀试验结果的分析,基于对土体渗透稳定性控制变量地研究,将土分成良好级配土和间断级配土两大类;基于细粒（小于0.063 mm）含量的不同,将每类土又细分为3类,针对不同细类土提出了不同的渗透稳定性几何判定准则。从水力条件出发,研究了应力状态对土体渗透侵蚀起动及破坏水力梯度的影响。试验结果表明,起动水力梯度和破坏水力梯度都随着围压的增大而增大,是由于增大围压使得颗粒间的摩擦力增大的结果。     

反滤系统渗透流失土颗粒级配的显微图像分析法

在反滤系统渗透稳定性的研究中,提出采用数码显微镜和图像分析软件测定渗透流失土颗粒级配的方法。该法可对渗透流失的少量土颗粒进行级配分析,测定成本低,但对取样要求较高。针对所用的粉土,采用异丙醇作为分散剂,颗粒浓度取4 g/L,可获得良好的测定效果。与比重计法测定结果的对比分析表明,显微图像分析法是可靠的。误差分析表明,对于扁平不规则的土颗粒,显微图像分析法测定的级配曲线粒度偏大,细颗粒产率偏低,而比重计法则相反。显微图象分析法可为反滤系统渗透稳定性研究提供有效的手段。     

无纺土工织物过滤黏土的反滤特性试验研究

在土工织物反滤排水工程中,织物滤层在应力、渗流实际工况下的反滤特性是保证工程安全的关键问题。为揭示无纺土工织物过滤黏土的反滤机制,采用自主研制的可施加法向压应力的梯度比渗透仪试验装置测定黏土−无纺土工织物滤层体系的渗透系数kT、各分层土的渗透系数kj、梯度比RG和试验前后土工织物试样的质量变化情况,研究在不同水力梯度、应力水平下无纺土工织物过滤黏土的反滤特性。结果表明：黏土−无纺土工织物滤层体系的渗透系数kT和梯度比RG随着时间的增加而减小,并最终趋于一个稳定值;增大水力梯度可以改善黏土−无纺土工织物滤层的透水性,增加应力水平会降低土工织物滤层的透水性且提高其保土性;渗流作用下,被保护土层表现为靠近无纺土工织物的底层土渗透系数最小,远离无纺土工织物的最上层土的渗透系数最大;堵塞系数与黏土−无纺土工织物滤层体系的渗透系数kT、梯度比RG存在内在的关系,在特定的应力−渗流作用下可能存在一个临界堵塞系数,大于该值时将造成无纺土工织物滤层的反滤失效。     

法向应力下土工织物过滤黏土淤堵试验研究

模拟实际工况,采用改进的可以施加竖向荷载的梯度比渗透仪完成了一系列土工织物过滤黏性土的梯度比试验。试验采用上海地区第④层黏性土和短纤针刺无纺土工织物,分别在临界水力梯度（1.0）和水力梯度为2.0下进行,并通过改变竖向荷载来研究土工织物反滤性能随水力梯度和法向应力的变化规律。研究结果表明:水力梯度和法向应力是影响土工织物淤堵特性和滤层透水能力的重要因素。随着竖向荷载的增加,土工织物过滤黏性土的梯度比有所增大,但其稳定时并未发生不容许的淤堵;在特定荷载下,渗透系数随时间减小,而后趋于稳定,稳定后的渗透系数随竖向荷载的增大而减小;水力梯度由1.0增大到2.0,也引起了土工织物-黏性土体系的梯度比增大,透水能力减弱。试验结果较好地反映了实际工况下土工织物滤层的反滤作用,可为类似工程设计提供参考。     

粗粒土渗透试验边壁孔隙特征及处理层最优厚度研究

室内渗透试验的边壁效应对粗粒土渗透系数的测定影响显著。从颗粒与边壁间孔隙的组成特征出发,根据边壁孔隙体积V_b与构成边壁孔隙的颗粒关联体积V_s之比,定义了试样边界孔隙比e_b。基于等直径圆堆积原理,确立了边壁颗粒的堆积模式,构建了考虑边壁处理层厚度的边界孔隙比平面几何计算模型,并通过空间和颗粒级配修正导出了e_b表达式;以e_b与试样孔隙比e相等为原则,提出了确定边壁处理层最优厚度h_(opt)的等效孔隙比法,探讨了渗透仪直径D与边壁效应的关系。研究表明:边壁引起的多余孔隙将提高边壁处的渗流速度;边壁颗粒存在两颗粒、三颗粒锐角以及三颗粒钝角3类典型平面堆积模式,与此对应的e_b依次增加;h_(opt)由试样级配、密实程度、颗粒密度、边壁颗粒堆积模式以及D等因素决定,其估算值与试验结果吻合;D超过8倍试样最大粒径后边壁效应对渗透试验结果的影响不再显著。     

粗粒土渗透试验边壁孔隙特征及处理层最优厚度研究

室内渗透试验的边壁效应对粗粒土渗透系数的测定影响显著。从颗粒与边壁间孔隙V_b的组成特征出发,根据V_b与构成V_b的颗粒关联体积V_s之比,定义了试样边界孔隙比e_b;基于等直径圆堆积原理,确立了边壁颗粒的堆积模式,构建了考虑边壁处理层厚度的边界孔隙比平面几何计算模型,并通过空间和颗粒级配修正导出了e_b表达式;以e_b与试样孔隙比e相等为原则,提出了确定边壁处理层最优厚度h_(opt)的“等效孔隙比法”,探讨了渗透仪直径D与边壁效应的关系。研究表明:边壁引起的多余孔隙将提高边壁处的渗流速度;边壁颗粒存在两颗粒、三颗粒锐角以及三颗粒钝角3类典型平面堆积模式,与此对应的e_b依次增加;h_(opt)由试样级配、密实程度、颗粒密度、边壁颗粒堆积模式以及D等因素决定,其估算值与试验结果吻合;D超过8倍试样最大粒径后,边壁效应对渗透试验结果的影响不再显著。     

Frequency Effects of Fine Thin Layer

ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＥｆｆｅｃｔｓｏｆＦｉｎｅＴｈｉｎＬａｙｅｒ￥ＺｈａｎｇＳｈｕａｎｇｘｉ（ＥｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ４３００７４）ＹｕａｎＴａｏ；ＺｈａｎｇＷｅ...     

青藏高原多年冻土活动层厚度对气候变化的响应

活动层厚度变化将会对多年冻土区生态系统、地气间能水平衡和碳循环等产生重要影响。利用Stefan公式模拟了1981-2010年青藏高原多年冻土区活动层厚度的分布和空间变化特征。结果表明：多年冻土区活动层厚度平均为2.39 m,活动层厚度在羌塘盆地最小,在多年冻土区边缘、祁连山、西昆仑山、念青唐古拉山活动层厚度较大。在气候变化条件下,青藏高原多年冻土区活动层厚度呈整体增大趋势,在1981-2010年,活动层厚度的变化量为-1.54~2.24 m,变化率为-5.90~10.13 cm·a^-1,平均每年变化1.29 cm。活动层增厚趋势与年平均气温增大的趋势基本一致,这说明气候变化对活动层厚度变化有很大的影响。     

土工织物-非稳定土体反滤系统中滤饼的研究

在土-土工织物组成的反滤系统中,如果被保护土是非稳定土,则在渗流作用下被保护土中会有大量细粒土发生移动,很容易在织物与土层的交界面上形成一层薄滤饼,滤饼的厚度及渗透系数成为影响系统反滤效果的重要因素。根据多孔介质中的渗流与沉积理论,研究了在非稳定土体渗滤过程中,随着细粒土的迁移滤饼的厚度与织物厚度及渗透系数、外部压力等因素之间的关系,并给出了解析表达式。     

Geophysical assessment of subsurface coastal sediments and their engineering implications

Surface geophysics and a priori information were employed to delineate the subsurface geology at Idi-oro in Abijo, Ibeju Lekki area of Lagos, Nigeria for foundation investigation purpose. Resistivity measurement was conducted using 1-D and 2-D resistivity probing techniques. The resistivity measurements were made with ABEM tetrameter model SAS 1000 system. The 1-D vertical electrical resistivity sounding data were obtained using the Schlumberger electrode array while the 2-D resistivity data were obtained using the dipole–dipole array. The interpreted results revealed three to five subsurface geological layers. This is made up of the top soil with resistivity values that vary from 132.4 to over 2,313.5 Ω?m and thickness values that range from 0.3 to 4.8 m, the fine sand with resistivity values that vary from 221.0 to 3,032.7 Ω?m and thickness values that range from 0.4 to 5.5 m, the medium sand with resistivity values that vary from 202.8 to 1,247.7 Ω?m and thickness values that range from 4.9 to 58.4 m. On the other hand, the clayey sand has the resistivity values that vary from 146.1 to 1,744.0 Ω?m and thickness values that vary from 2.2 to 26.3 m, while the coarse sand has resistivity values that vary from 238.3 to 14,313.9 Ω?m but with no thickness value because the current terminated in this layer. The resistivity data correlate well with borehole logs. On the whole, it is concluded that the investigated area has competent sand layer that can support medium to giant engineering structures with resistivity values that vary from 202 to 14,314 Ω?m and thickness values that vary from 0.8 to 58.4 m.     

宽级配粗粒土渗透试验尺寸效应及边壁效应研究

尺寸效应及边壁效应是粗粒土渗透试验中的常见问题。采用一系列渗透试验,研究了粗粒料渗透试验的尺寸效应规律,提出了渗透仪尺寸的选择原则,即渗透仪直径与试验材料d85之比值不宜小于6;研究了不同的超径颗粒处理方法对渗透试验成果的影响,分析表明,对超径颗粒可以适度采用等量替代法,不宜采用相似级配法;研究了仪器护壁处理厚度对仪器边壁处理效果的影响,提出了确定护壁处理厚度的建议。     

The use of magnetic and geo-electrical data to delineate the subsurface structures and groundwater potentiality in Southeastern Sinai, Egypt

The study area is located in the southern part of Sinai Peninsula. This study was done to delineate the subsurface structure of the basement rocks affecting the groundwater potentiality in the study area and to perform the lateral and vertical variations in the subsurface lithologic properties. To achieve these, a high-resolution total intensity magnetic map and geo-electrical survey were acquired. Two-dimensional power spectrum, analytical signal, and Euler deconvolution techniques are applied on magnetic data. The geo-electric data interpretations concluded that, the study area can be classified into five units of sediments arranged as: (1) the top surficial layer of dry sand and gravels; (2) the second layer of silty sand layer with thickness ranging from 5 to 35 m; (3) the third layer of dry sand with thickness ranging from 5 to 130 m; (4) the fourth layer composed of saturated sand which was considered as the water-bearing zone of the investigated interval, its thickness ranges between 50m and more than 200 m; (5) the fifth layer is interpreted as basement rocks. The depth to the basement surface has an average value of 156 m at the eastern side and 758 m at the western side of the study area. This area is characterized by a graben structure bounded by major faults striking in the NW–SE direction and is considered one of the most promising regions for water resources in Sinai.     

承德坝上高原如意河流域地表基质调查与编图探索

地表基质调查与编图是当前自然资源调查监测体系中的全新领域,但如何开展还缺乏统一的行动指南。在总结地球关键带理论和地表基质调查研究现状的基础上,充分借鉴区域地质、工程地质、第四纪地质、水文地质、环境地质等调查与编图表达方式,以承德坝上高原如意河流域为研究区,探索建立了基于地球关键带理论的地表基质调查与图件编制方法。基于野外调查结果,将如意河流域划分为玄武岩、安山岩、凝灰岩、流纹岩、冲洪积砂砾石、残坡积砂砾石、风积沙、湖积淤泥和沼积淤泥等9种地表基质类型,研究了不同类型地表基质的分布特征、调查和监测指标,编制了风积沙厚度空间分布图、地表基质与地表覆盖层耦合关系图和地表基质层图。地表基质厚度空间分布图可展布不同类型地表基质厚度的空间分布特征,地表基质与地表覆盖层耦合关系图可直观刻画地表基质的剖面结构特征和理化性质对地表覆盖生态要素的约束作用,地表基质图能系统地反映地表基质与地表覆盖层的结构、展布、特征和耦合关系。地表基质系列图件是岩-土-水-生等地球关键带多圈层交互作用在地质图上的反映。该研究可为在全国范围开展地表基质调查与编图提供参考。     

鄂尔多斯盆地侏罗系直罗组砂岩发育特征

根据岩性旋回结构,在全盆地范围将直罗组划分为上、下两段。分段制图表明,直罗组上、下段地层厚度展布规律与全组厚度展布规律基本一致,均表现为西厚东薄;上段地层较下段厚。下段砂岩层数少、单层厚度大;而上段砂岩以层多、层薄为特点。直罗组砂岩总体成熟度较低,区域制图和碎屑组分等反映周缘存在多个源区。砂岩粒度分布表现为河道和分流河道等沉积特征。直罗组砂岩发育多种反映陆上河流沉积环境的层面和层理构造。综合分析认为,在今残留盆地范围内,直罗组下段以辫状河、曲流河沉积为主,东北部可见三角洲平原沉积。上段以辫状河、曲流河、三角洲和湖泊沉积为主。直罗组下段辫状河道砂岩具有良好的渗透性、连通性和成层性,是砂岩型铀矿和石油的良好储层。
     

水平层状场地自振频率的剪切质点系法研究

场地土层的自振频率是场地土的重要动力特性之一。为避免结构物与场地地基的共振效应,工程设施的固有频率应尽量避开地基的固有频率。在传统的基于集中质量矩阵的剪切质点系法（集中质量法）的基础上,发展了基于一致质量矩阵的剪切质点系法。在此基础上,对利用剪切质点系法求解水平层状场地自振频率的精度的影响因素进行了分析,主要考虑了土层分层特性、质量矩阵形式以及材料阻尼3个影响因素,分析表明：分层数越多,计算结果越接近真实解,从实际工程角度出发,分层数超过三层时可不再细分;在层数相等的情况下,层厚对计算结果精度的影响甚微;一致质量法的计算结果要优于集中质量法,且表现出上限解性质;在通常小阻尼情况下,阻尼对自振频率的影响很小。     

考虑倾角与开度的薄基岩裂隙溃沙特性研究

顶板溃沙是我国西部矿区浅埋煤层开采过程中面临的安全威胁之一。利用自行研制的裂隙溃沙试验系统,开展无水条件下风积沙溃沙过程的模拟试验,研究沙层厚度、裂隙倾角和裂隙开度对溃沙速率的影响,获得不同影响因素与裂隙中风积沙流动速率之间的定量关系。研究发现,沙层厚度的变化对溃沙速率几乎没有影响;裂隙倾角的变化对溃沙速率有明显的影响,在裂隙开度一定的情况下溃沙速率随着裂隙倾角的增大而增大,两者之间呈对数关系;裂隙开度对溃沙速率的影响较为显著,裂隙倾角一定时溃沙速率随着裂隙开度的增大而快速递增,两者之间符合指数关系;裂隙开度对溃沙速率的影响权重最大,而沙层厚度的影响权重可以忽略。该研究成果可为西部煤矿溃沙灾害的防治提供理论依据和科学指导。