层状土毛细水上升过程中Lucas-Washburn模型评价及修正

受界面效应影响,毛细水在层状土中运移规律还难以用描述均质土中水分运移规律的Lucas-Washburn（LW）渗吸模型进行描述。基于此,本文设计了层状土室内模型试验,采用分布式的主动加热光纤法（简称AHFO）监测毛细水上升过程。根据AHFO测试结果,进一步对LW模型进行了修正,提出了适用于描述层状土中毛细水上升规律的ILW模型,并对ILW模型进行了试验验证。试验结果表明:（1）当毛细水湿润锋抵达“黏土（下部）-砂土（上部）”界面时,会产生“毛细屏障作用”,从而导致上部砂土中毛细水含水率急剧下降;（2）“毛细屏障作用”由砂土和黏土中的基质吸力不均衡造成,基质吸力大小由含水率决定;（3）当毛细水湿润锋抵达“砂土（下部）-黏土（上部）”界面时,在界面处出现“反毛细屏障作用”,从而导致上部黏土层中的含水率比相邻下部砂土层含水率更高;（4）虽然常见的LW模型可准确预测均质土中毛细水上升高度及速率,但受“毛细屏障作用”和“反毛细屏障作用”影响,LW模型在层状土中失效;（5）相比LW模型,ILW模型精度更高,能够更加准确地描述层状土中毛细水上升规律。     

沧州市深层水中氟离子变化与地层释水估算

沧州市地面沉降过程中地层压密释水导致水资源组成发生变化,这部分释水量是水均衡计算中必须要考虑的,但现有的调查数据并不明确。通过地下水中氟离子浓度的变化来解释地面沉降与弱透水层释水机理,并采用二元混合模型估算地下水开采资源组成中越流与释水所占份额。结果显示:沧州市承压含水层中氟离子浓度与地面沉降量存在着对应关系,在压缩释水阶段,开采量中有56%来自黏性土压密释水;在越流发生阶段,开采量中有36%来自越流补给。这表明压密黏性土释水是水资源评价的重要组成部分。     

包气带的水分分布特征及给水度的探讨

文中用不等径的葫芦状毛管网络模型讨论了均质土的重力释水机制,认为重力释水与变动后的潜水位以上原饱水带及与其相联系的支持毛细水带有关;据此定义了给水度。 均质土给水度的大小与重力释水前后包气带的水分分布特征有关。由模型的分析说明,蒸发条件下的初始水分分布特征曲线偏低,造成均质土的重力释水减量,使给水度变小。     

稳定渗流条件下挡土结构水、土压力分布探讨

在暴雨造成地下水位比较浅的情况下,由于墙前后水头差引起的渗流常常使挡土结构发生破坏。本文选取了稳定渗流条件下,分别采用土-水整体作为隔离体以及土骨架作为隔离体进行分析,归纳总结了不同水位以及不同类型的土体土、水压力计算,进而探讨挡土结构两侧土、水压力分布规律。当墙前后以及基底土为均质的粘性土时,对于板桩等悬臂式挡土结构,由于底部宽度远小于长度,故可将底部段造成的水头损失忽略。此时,当水头差足够大,渗流作用造成土体发生流土时,板桩一侧向上渗流范围内对挡土结构无被动土压力,另一侧向下渗流范围内对挡土结构的主动土压力增大为静水工况时主动土压力的2倍。当墙前地下水位平基底,基底为透水地基,墙后为均质粘性土时,挡土构件侧面、底部所受的水压力均为0。     

基于土水特征曲线预测多孔介质毛细上升过程

多孔介质中毛细吸力作为其重要物性参数,有着重要的工程应用背景。本文结合Gardner模型的土水特征曲线和Micro-CT(Micro computerized tomography)断层扫描仪获取的多孔介质的结构形态参数,根据吸力和饱和度的拟合关系,建立了一维非饱和毛细上升模型。同时,采用有限差分方法对多孔介质非饱和毛细水上升模型进行非稳态求解,获取不同时刻湿度场和毛细吸力的分布情况,并给出了一种量化多孔介质毛细上升过程的理论方法。为验证该方法的有效性,本文在室内以窄筛分洗砂作为研究对象,通过室内试验测定其毛细吸渗上升过程及稳定时的湿度分布。结果证实,模拟结果和实测结果整体上具有较高的吻合性。本文提出的多孔介质毛细上升的预测方法具有可行性,可用于预测砂土的毛细水上升高度和湿度场的分布状态。     

含饱和土的层状场地的动力响应

利用精确的土层和半空间动力刚度矩阵求解了含饱和土的层状场地的动力响应,给出了含饱和土层状场地的自由场（入射P波、SV波）、动力Green函数及刚性条形基础动力刚度的计算方法,由此建立的场地模型更接近实际情况。建议方法的退化结果与单相场地结果一致。研究了界面不同透水条件对基础动力刚度的影响,并与相应单相场地结果进行了对比。研究表明：界面透水条件对竖向弹簧系数影响最大,饱和土体中孔隙水对场地动力响应具有不可忽视的影响。     

非饱和膨胀土的土-水特征曲线研究

在干旱和半干旱地区 ,土体中含水量的变化常会引发各种工程问题。研究表明 ,非饱和土的工程性质不仅取决于土的组成、结构和应力状态 ,还与土中的吸力密切相关。非饱和土的土 -水特征曲线表达了土体中含水量与吸力的关系 ,是非饱和土研究的重要内容之一。     

基于传递矩阵法的层状土中管桩水平动力阻抗分析

在考虑土体分层特性的基础上,分别建立了管桩桩周土体和桩芯土体的水平振动控制方程。通过引入势函数并考虑桩周土和桩芯土径向位移和环向位移的边界条件及其奇偶性,求得了管桩-土动力相互作用的刚度系数和阻尼系数。将土体模拟为连续分布的弹簧-阻尼器,并考虑桩芯土和桩周土的作用,建立了层状土中管桩的水平振动方程。借助初参数法和传递矩阵法求解了管桩的水平振动,得到了管桩桩顶的水平动力阻抗。通过数值分析,得到了土层剪切模量、管桩壁厚、桩周土和桩芯土剪切模量比、土层厚度等对管桩桩顶动力阻抗的影响规律。土层剪切模量、管桩壁厚、桩周土和桩芯土剪切模量比对层状土中管桩水平振动的影响主要在低频处,土层厚度在较宽的频率范围内对管桩水平振动有影响;管桩壁越厚,桩周土的剪切模量越大时,管桩水平动力阻抗的绝对值越大。     

移动荷载作用下层状饱和土的动力响应

根据Biot波动理论,采用传递、反射矩阵（TRM）方法研究了移动荷载作用下层状饱和土动力响应问题。由快速Fourier逆变换法（IFFT）得到层状土地基位移、应力及孔压在时间-空间域内的数值解。计算结果与已有文献结果相吻合,验证了算法的正确性。通过算例分析表明：移动荷载作用下含有软弱夹层的层状土体比均质土具有更显著的动力响应,同时会引起土体孔隙水压升高、土体波动性增强;硬夹层时情况则相反。     

黄土高边坡层状结构与稳定性关系研究

黄土并非均质体,由于其沉积间断、环境变迁和各种物理、化学作用,形成黄土、古土壤和钙质结核相间层状结构,这些层状结构对黄土高边坡稳定性具有十分主要的作用.以铜川一黄陵一级公路黄土高边坡为例,探讨了层状结构与稳定性的关系,并依据分层取样试验结果进行了稳定性计算评价和有限元模拟.     

高陡层状土质边坡风蚀失稳过程及机理研究

吐鲁番交河故城台地高陡层状土质边坡的失稳过程受风蚀控制和影响非常典型;在土层组合特征和抗风蚀能力差异以及当地终年多大风的气候特征的共同作用下,坡体土层形成风蚀空腔并在空腔的控制下发生变形破坏.以工程地质定性分析、风洞实验、物理模拟为主要手段,结合数值模拟,分析了该边坡在自然风蚀改造过程中表现出具有特殊性、多样性和阶段性...     

姚安金矿床成因机制研究

姚安金矿床矿石品位富，载金矿物及其共生矿物组合较为特殊，复杂。从含矿段岩石组合，围岩，含金矿石，含金矿物及火山－次火山侵入岩的稀土元素和微量元素特征，结合矿石的同位素及包裹体分析资料对比研究认为：（1）成矿金质来源于围岩（侏罗系碎屑岩）和火山－次火山岩；（2）金成矿滞后于岩浆岩的侵入期，与构造活动同期或稍晚。     

现代水资源评价及水资源学学科体系研究

在追溯水资源界定和内涵历史沿革的基础上，根据水资源评价的有效性、可控性和可再生性准则，按不同评价口径将水资源划分为广义水资源、狭义水资源、国民经济可利用量和生态环境需水量。从水资源承载的双重客体出发，一定程度上澄清了历史上关于水资源评价和定义的争论。而后从水资源科学的发展入手，刻划了水资源学研究的对象和三个层面上的内容，即基础研究、应用研究和综合研究，根据学科研究的内容，构建了包括基础学科、应用学科和综合学科的水资源学学科体系，并分别就三大组成部分作了剖析，这对于水资源学科建设具有积极的意义。     

饱和黄土体侧向流滑机制的试验研究

1920年海原Ms 8.5地震诱发了大量黄土液化型滑坡,多表现为低角度、长距离、流态化运动特征,甚至出现大范围近水平侧向扩展流滑现象,其特殊的成因机制颇受争议。为此,在对海原地震诱发的石碑塬滑坡遗迹详细勘查的基础上,借助DPRI-5大型环剪仪,进行饱和黄土稳态变形特性试验研究,探讨了固结压力、饱和度和剪切速率等因素对黄土稳态强度的影响规律。结果表明:黄土稳态强度受到固结压力、饱和度及加载速率等因素的影响。在不排水剪切条件下,固结压力越大,黄土孔压响应越慢,稳态强度越高;黄土的饱和度越高,黄土孔压响应越快,稳态强度越低;剪切速率对黄土强度具有一定弱化效应,当剪切速率＜0.1 mm/s时,剪切速率对强度影响较小;当剪切速率介于0.1~1 mm/s范围时,随着剪切速率的提高,稳态强度有不同程度的降低;当剪切速率＞1.0 mm/s时,随着剪切速率的增大,影响程度降低,稳态强度趋于恒定,总体上看来,饱和度越高,剪切速率对强度的弱化影响越明显。研究成果揭示了石碑塬饱和黄土层在低稳态强度下发生侧向流滑的致灾机理。      

澜沧江某水电站热水系统循环演化机制研究

研究区位于西藏自治区昌都市芒康县境内曲孜卡乡和盐井乡交界的澜沧江河段,由于复杂的地质背景,形成了一系列物理、化学特征各异的温泉及盐泉。研究区域热水系统主要以盐泉泉群和中低矿化温泉的形式分散出露,根据地质地热结构以及热水水文地球化学特征,将区内热水系统划分为盐井系统、右岸曲孜卡系统、左岸玄武岩系统以及外围温泉。通过工程区区域地质背景及周边热水同位素特征,结合工程区及周边热水系统的热储温度、热储深度计算,研究各热水系统的循环演化机制对工程区的影响具有十分重大的意义。     

地幔中水的赋存状态的研究进展

地幔水不仅对地球物理场的性质有重要影响，而且对地球化学动力学，地幔横向不均一性、地幔对流、低速层、板块俯冲、相平衡、熔融行为、深部地质灾害以及成矿作用等都具有重要意义，因此，地幔水的研究早已引起人们的重视。为了探讨水在地幔过程中的作用，必须搞清楚水的赋存状态。研究表明，地幔中水的储存形式主要有三种：以ＯＨ形式储存的矿物中，以自由相形式存在以及溶解在熔体中，本文对地幔中水的赋存状态研究进展作了综述，     

温度对季节性冻土水分迁移的影响研究

寒区季节性冻土冻胀性质对工程实际影响很大。为了了解温度对水分迁移现象的影响,本文通过地温测试仪对野外不同深度处的土层温度进行测量,并在不同时间相应深度取土样,测其含水率,通过比较不同时间不同深度处的含水率的变化情况来分析温度变化对水分迁移现象的影响。在气温回升之前,当地表温度降低时,温度随深度的降低而升高;随着地表温度不断降低,各深度处的温度也不断下降,温度梯度增加,各深度处地层的含水率变化大,即温度梯度的增加促进了季节性冻土区水分迁移现象的发生。     

黄河李家峡典型岩坡变形破坏的水效应研究

黄河上游李家峡段高陡岩坡变形破坏受多种因素控制, 其中水的影响十分明显, 主要包括水的静态效应和动态效应两方面。本文从地下水的软化作用、库岸水压力或静水压力、孔隙水压力, 以及河流冲蚀、边岸再造、降雨引起的动水压力作用和水库泄水引起的动水压力作用等方面, 结合数值模拟手段分别研究了它们对岩坡变形破坏的影响程度和方式。     

西南某水电站罗家坪子外来岩体的特征及成因机制分析

通过对金沙江西南某水电站库首区1：2000地质测绘和1：200平硐编录，对库区的罗家坪子外来央体的特征进行了详细的研究，认为其总体特征是较老的阳新炭岩呈外来的岩片状覆盖于时代较新的玄武岩之上，呈现为“类飞来峰”构造。平面上，呈一不规则的三角形；剖面上，呈叠瓦状。在此基础上，对其成因机制进行分析，认为罗家坪子外来岩体是由逆冲推覆构造所形成的。该逆冲推覆构造前缘逆冲形成叠瓦，中部波状起伏，后部下插地下深处。通过进一步研究分析，认为罗家坪子外来岩体是稳定的。