A Laboratory model study on the performance of lime pile application for marine soils

In this study, research was conducted to examine the performance of the lime pile application, a deep chemical stabilization method to improve the engineering characteristics of marine soil deposits. By using a laboratory-scale model, the marine soil sample was compacted into soil blocks in circular steel test tanks, with the installation of lime piles in them. An experimental program examined the effect of lime piles on physical and engineering properties of the soil in terms of curing periods and lime pile radial distances. Test results showed that clay fines, linear shrinkage, compressibility, and swelling pressure decreased, while permeability, preconsolidation pressure, and stiffness increased significantly with an increase in curing periods and within a close distance to the lime piles. Also, the electrical resistivity of the treated soils was examined to monitor the changes in their electrical properties. Finally, the correlation between the measured electrical resistivity and swell pressure values of the tested soils at different curing periods suggested that the electrical resistivity values can be used as a monitoring technique for deep chemical treatments of the subsurface soil.     

酸性干湿循环作用下砂岩强度参数劣化规律

为研究酸性环境中砂岩在干湿循环作用下强度的劣化规律,在溶液pH值分别为7、5、3的浸泡环境中,对砂岩试样进行循环次数为1、5、10、15、20次的干湿循环试验。根据每个循环阶段后的强度数据,得到Mohr-Coulomb强度准则参数和Hoek-Brown强度准则参数,并对这些参数的干湿循环劣化效应做简要的分析。再根据应力空间中偏应力与强度准则参数的关系式,分别作出pH值为7、5、3的浸泡溶液作用下π平面上的破坏面随不同循环次数的变化图。结果表明：各准则参数随着干湿循环次数的增加呈下降趋势,循环次数较小时劣化较为严重,而后呈缓和趋势;pH值越低,劣化越严重,劣化效应由大至小依次为：单轴抗压强度、黏聚力、材料常数、内摩擦角;同一pH值浸泡环境中,循环次数较小时,π平面上的破坏曲线较为稀疏,循环次数越大,破坏曲线越密集;不同pH值浸泡环境中,pH越低,破坏曲面越小;偏应力与单轴抗压强度、黏聚力正相关,与材料常数、内摩擦角负相关。     

干湿循环对非饱和膨胀土抗剪强度影响的试验研究

膨胀土是一种气候敏感性土体,研究在干湿循环过程中膨胀土剪切强度的变化,对了解在自然界周期性蒸发和降雨作用下原位膨胀土体工程性质的变化以及由此导致的地质灾害发生过程具有重要意义。文中以重塑非饱和膨胀土为研究对象,模拟了3次干湿循环过程,对每次干燥路径中的试样进行了直剪试验,重点分析含水率、正压力及干湿循环次数对膨胀土剪切强度的影响,得到如下主要结果：（1）在干燥过程中,随着含水率的减小,试样的刚度、脆性、抗剪强度值（峰值剪切应力）、抗剪强度指标（黏聚力、内摩擦角）及抗剪强度损失（峰值强度与残余强度之差）均呈增加趋势;（2）正压力越高,试样的剪切强度和残余强度越大,而破坏后的峰值强度损失越小,破坏韧性增加;（3）在3次干燥过程中,试样的剪切强度及黏聚力呈先增加后减小的趋势,在第二次干燥过程中达到峰值,但内摩擦角受干湿循环的影响无明显规律;（4）试样经历多次干湿循环后,其剪切特性越来越类似于超固结土,脆性显著增加;（5）干燥过程和干湿循环对试样残余剪切强度的影响都不明显,残余剪切强度基本都在100 kPa附近变化;（6）非饱和膨胀土在干湿循环及干燥过程中剪切强度的变化除了与吸力有关外,还与其微观结构调整和裂隙发育状态密切相关,需要综合非饱和土力学和土质学理论对试验现象进行分析。     

川藏铁路DZ-深02-1钻孔高密度冲洗液的研究与应用

川藏铁路林康段DZ深021孔系构造勘察孔,地层非常复杂。钻探施工中出现了涌水、涌砂,掉块、缩径等复杂孔内情况。涌水携带破碎颗粒极容易造成孔内卡钻。同时孔内涌水稀释冲洗液,造成孔内压力失衡,加大了孔内垮塌事故,提高了钻孔的施工难度。通过研究和应用高密度冲洗液,平衡孔内压力,防止泥砂涌入钻具,使内管能顺利到位钻进。通过强抑制性低失水冲洗液的选择与配置,减少了泥岩的垮塌与缩径现象。通过采用加大钻头,增大环空间隙,使孔内岩粉能顺利排出,减低循环泵压,有利于断层泥段孔壁稳定。通过下入花管隔离等方法,分离出部分涌水量,减少了对冲洗液性能的破坏。通过强化钻进参数控制,减少了钻进中对孔壁的扰动,尽可能维持了孔壁稳定。最终钻进至设计孔深,达到了工程勘察的目的。     

强人类活动下半干旱地区湖泊水资源损失过程重建——以岱海为例

湖泊水资源持续损失已经成为影响半干旱地区经济社会发展的主要问题之一.然而,由于缺少长期连续的湖泊动态监测数据,该地区湖泊水资源损失过程及其与气候变化和经济社会发展之间的关系没有得到详细的评估.针对此问题,本文以位于半干旱地区的岱海为研究对象,利用改进型归一化差异水体指数从1986—2020年258景Landsat遥感影像中提取湖泊水体边界,结合湖泊水位数据,重建了近60 a岱海水资源量动态变化过程.结果表明：1961—2019年期间,岱海急剧萎缩,湖泊水量共减少9.88×10⁸ m³.同时水量变化趋势分段函数拟合结果表明,岱海水量变化可分为3个阶段：1961—1978年,水量损失速率为0.726×10⁷ m³/a的缓慢损失阶段;1979—2004年,水量损失速率为2.10×10⁷ m³/a的快速损失阶段;2005—2019年,水量损失速率为3.39×10⁷ m³/a的加速损失阶段.相关分析表明：岱海水量损失与流域经济社会发展密切相关.其中,改革开放后流域农业开发利用规模和强度的提高是导致岱海水量损失的主要原因;“西部大开发”战略实施后工业经济的兴起则加速了岱海水量的损失.据此,本研究建议干旱半干旱地区湖泊流域经济社会的发展应与其水资源承载力相协调.     

干旱化背景下区域产业发展适应对策——以陕北榆林市为例

陕北榆林市既是我国重要的能源重化工基地, 又是生态环境极端脆弱的危急区。如何在气 候干旱化背景下围绕事关区域经济可持续发展的先导因素———水资源, 实现能源矿产资源可持 续开发, 保障基地的稳定发展是关系能源重化工基地生死存亡并危及国家能源安全的大事。本文 通过分析研究区气候变化及区域产业发展面临的各类问题, 提出应在科学发展观指导下, 以保护 性利用水资源为核心, 因地制宜地选用发展农业对策, 促进能源矿产资源合理开发。     

深圳湾海域环境容量及污染总量控制研究——I.潮汐、潮流数值模拟

基于美国普林斯顿大学的POM(Princeton Ocean Model)模型,将干湿网格技术引入到模型中,利用模型的外模式(二维)对深圳湾海域的潮汐、潮流和余流进行了数值模拟研究。模拟结果与实测值吻合较好。计算结果表明:深圳湾海域属不正规半日潮,水平潮流具有明显的往复流性质,主要呈西南—东北走向;落潮流速略大于涨潮流速;受地形及陆地河流径流的影响,湾中到湾口及航道附近流速较大,湾顶和靠近香港的滩涂部分流速较小;深圳湾余流场较弱,余流流向指向湾外;整个深圳湾水交换较弱,海域自净能力较差。     

BOM的动边界改进及其应用

针对河口海岸数值模拟的动边界问题,使用了一个简便的干湿网格法,对BOM(Burgen Ocean Model)模型进行了动边界改进。并将该模型应用于瓯江口海域进行数值模拟计算,计算结果表明实测值与计算值吻合良好,模型能够较好的模拟岸边界随潮位涨落的变动。     

A New Wetting and Drying Method for Moving Boundary in Shallow Water Flow Models

To deal with the moving boundary hydrodynamic problems of the tidal flats in shallow water flow models, a new wetting and drying (WD) method is proposed. In the new method, a “predicted water depth” is evaluated explicitly based on the simplified shallow water equations and used to determine the status (wet or dry) together with the direction of flow. Compared with previous WD method, besides the water elevation, more factors, such as the flow velocity and the surface shear stress, are taken into account in the new method to determine the moving boundary. In addition, a formula is deduced to determine the threshold, as critical water depth, which needs to be preset before simulations. The new WD method is tested with five cases including three 1D ones and two 2D ones. The results show that the new WD method can simulate the wetting and drying process, in both typical and practical cases, with smooth manner and achieves effective estimation of the retention volume at shallow water body.