土的含水率C-AHFO法现场长期分布式监测可行性研究

本文采用了一种碳纤维加热光缆的光纤含水率测试方法（简称C-AHFO法）,解决了AHFO法监测土的含水率长期（16个月）稳定性问题,并开展了室内标定和现场原位土的含水率监测试验,确定了土中含水率与温度特征值之间的关系,建立了数值模型。室内率定试验结果表明:含水率与温度特征值之间的关系可用分段函数表述。当含水率小于0.08 m3·m-3时,可采用线性关系表述;高于0.08 m3·m-3时可采用对数函数表述。经过16个月的现场监测表明:C-AHFO法在此时间范围稳定,可对土的含水率进行分布式监测,测试误差不超过0.033 m3·m-3,可准确地反映天气和季节变化过程中表层土（深度小于20 cm）的湿度变化,监测结果与数值模拟计算结果具有一致性。该方法的研发和应用为土的大面积实时含水率分布式监测提供了一种新的手段。     

基于主动加热型分布式温度感测光缆的土体导热系数测量方法

主动加热型分布式温度感测技术（AH-DTS）可通过植入土体中的光缆实现不同层位土体导热系数的分布式连续测量,但AH-DTS光缆导热系数测量方法的准确性和敏感性有待进一步研究。通过室内试验,对比了碳纤维加热感测光缆（CFHC）和铜网加热感测光缆（CMHC）的热响应过程,通过数值模拟验证了光缆结构对导热系数测量结果的影响。研究结果表明：（1）CFHC和CMHC的热响应过程可通过微分法分为光缆内部传热、纤-土过渡以及土体稳定传热3个阶段,光缆结构差异导致传热速率不同,使得CFHC导热系数测量初始时刻比CMHC提前100 s;(2)光缆尺寸与比热容差异下CFHC的升温值更高,相同测温精度CFHC的导热系数测量结果较CMHC更加稳定准确;（3）增大加热功率或延长加热时间均会提高CFHC和CMHC测量土体导热系数的准确性。研究成果为该技术的进一步完善和推广提供了重要依据。     

砂性土细颗粒起动临界水力坡降计算方法

地下水渗流作用下内部不稳定砂性土将发生潜蚀现象,潜蚀作用引起的土体渗透破坏会对土工建筑物或地基造成不良影响。考虑土体有效应力和细颗粒应力折减,建立渗流场中细颗粒受力模型,根据极限受力平衡状态得到潜蚀过程中砂性土细颗粒起动临界水力坡降计算公式,并通过DEM-CFD耦合方法以及现有试验数据进行验证。结果表明：砂性土中细颗粒以滚动方式起动,起动临界水力坡降受渗流水流、土体特性以及颗粒自身特性共同影响;砂性土表层细颗粒起动临界水力坡降受埋深影响较大,埋深1 cm的细颗粒最高、最低起动临界水力坡降相差10.169%,埋深10 cm时差异减少至1.061%。该计算方法与数值模拟和渗流试验结果的最大标准误差分别为6.038%、11.211%,可以较为准确地预测砂性土细颗粒起动临界水力坡降。     

基于流-热耦合模型的土石坝渗流热监测研究

为有效应用基于分布式光纤测温的渗流热监测技术,需研究待监测区的背景温度场特征。为此,建立了土石坝饱和-非饱和瞬态渗流场与温度场耦合模型（流-热耦合）,模型考虑了热对流、热传导和热扩散效应,温度边界按周期性气温考虑,且相关参数按非线性考虑,如流体黏度的热效应、导热系数受含水率影响等,其仿真结果更接近土石坝温度场的真实状态。基于典型算例,讨论了与大气温度相关的周期性波动温度场特征。计算结果表明：温度场受坝体渗流和气温的影响,库水及气温是两个重要热源,饱和带的温度受库水渗流控制,非饱和带主要受气温控制,具有季节波动特征;在土石坝心墙部位若发生集中渗漏,渗漏通道附近岩土体的温度受库水影响;若在心墙上敷设分布式光纤传感器,很容易捕捉到渗漏点位置及渗漏发生的时刻。渗流热监测技术在理论上可以反映渗流场的时空分布特征,在资料分析中还应关注由气温波动引起的温度异常。     

地面沉降钻孔全断面分布式光纤监测技术

本文介绍了一种钻孔全断面分布式光纤监测技术,可以获得地面沉降过程中多场多参量数据,实现钻孔全断面的精细化监测。阐述了钻孔全断面分布式光纤监测技术的概念,并重点介绍了该技术涉及的传感光缆和传感器选择、钻孔回填材料、光缆-土的耦合性评价和光缆及传感器植入方法等关键技术。在此基础上,构建了钻孔全断面光纤监测系统。最后,结合苏州盛泽地面沉降光纤监测案例,介绍了钻孔全断面光纤监测过程和技术特点。     

津秦客运专线天津滨海北站地质灾害的现状与预测

津秦客运专线滨海北站是综合交通枢纽站,是该专线的重要节点。本文基于该工程的地质背景条件和地质灾害监测资料进行分析,对其范围内的地面沉降、饱和粉（砂）土液化和水土腐蚀地质灾害的发育现状进行探讨与分析,并依次应用2阶多项式回归分析、标准贯入试验法、取样分析法分别进行了预测分析,结果表明在现状条件下,本工程近五年地面沉降速率有所减缓,饱和粉（砂）土液化灾害等级为轻微液化一中等液化,浅层水土腐蚀对工程基础中的钢筋混凝土的腐蚀性为中腐蚀。通过进行现状分析和趋势预测,从而为地质灾害防治和确保铁路的安全运营提供信息。     

基于DTS技术的菏泽地层导热性研究

为了确定山东省菏泽市某地区的地下热物性参数,本文基于线源热传导理论,将DTS技术与现场热响应试验（TRT）相结合,利用测温光缆对现场单U和双U地埋管加热（或冷却）过程的钻孔温度进行了分布式测定,对该地区每一地层的导热系数进行了计算。试验结果表明:利用DTS技术可在现场热响应试验中准确可靠地获得各个地层导热系数分布,评价各个地层的热交换能力;渗流对地层导热性具有显著的提高作用;双U管试验的测试结果比单U管试验所获得的结果更准确;受热量累积效应的影响,换能试验时间越长,所得到的导热系数越小,并逐渐趋于一稳定值。本研究成果可为地源热泵设计提供基本依据。     

考虑开挖损伤的高放废物地质处置库温度-渗流-应力耦合数值模拟方法

高放废物地质处置库处于温度?渗流?应力（THM）多场耦合环境中,对高放废物处置库进行安全评估时,需进行多场耦合分析。然而,高放废物处置库开挖引起硐壁附近围岩应力重分布,产生损伤,导致围岩热学参数（T）、渗流参数（H）和力学参数（M）发生变化,且在空间上分布不均匀,这将会对运营期处置库THM耦合演化过程产生显著影响。通过分析高放废物处置库温度?渗流?应力三场的耦合原理和处置库围岩损伤的分布和演化规律,定义了损伤变量和损伤演化准则,并将损伤变量与热学参数、渗流参数、力学参数以及多场耦合参数（Biot系数、Biot模量和温度排水系数）建立联系,将围岩损伤与温度?渗流?应力建立联系,形成了一个弹塑性损伤温度?渗流?应力多场耦合数值模型,然后利用建立的模型对瑞士Mont Terri高放废物地质处置库围岩加热试验进行模拟,对比了模拟值和试验值,比较了考虑开挖损伤和不考虑开挖损伤对高放废物地质处置库温度?渗流?应力的影响,并分析了在多场耦合作用下开挖损伤的演化规律。     

考虑开挖损伤的高放废物地质处置库温度-渗流-应力耦合数值模拟方法

高放废物地质处置库处于温度-渗流-应力（THM）多场耦合环境中,对高放废物处置库进行安全评估时,需进行多场耦合分析。然而高放废物处置库开挖引起硐壁附近围岩应力重分布,产生损伤,导致围岩热学参数（T）、渗流参数（H）和力学参数（M）发生变化,且在空间上分布不均匀,这将会对运营期处置库THM耦合演化过程产生显著影响。通过分析高放废物处置库温度-渗流-应力三场的耦合原理和处置库围岩损伤的分布和演化规律,定义了损伤变量和损伤演化准则,并将损伤变量与热学参数、渗流参数、力学参数以及多场耦合参数（Biot系数、Biot模量和温度排水系数）建立联系,将围岩损伤与温度-渗流-应力建立联系,形成了一个弹塑性损伤温度-渗流-应力多场耦合数值模型,然后利用建立的模型对瑞士Mont Terri高放废物地质处置库围岩加热试验进行模拟,对比了模拟值和试验值,比较了考虑开挖损伤和不考虑开挖损伤对高放废物地质处置库温度-渗流-应力的影响,并分析了在多场耦合作用下开挖损伤的演化规律。     

坝基二维渗流场的大尺寸物理模型试验

利用大尺寸砂槽试验模型模拟了坝基二维渗流全过程,并着重分析了坝基二维渗流场的变化情况。模型槽内土样渗透变形破坏后,取不同区域土样进行颗粒分析试验。根据渗透变形试验所获得的参数,运用GeoStudio 2007软件对坝基渗流场进行数值分析,所得渗流场分布与物理模型试验结果基本吻合,说明该二维渗流场的物理模型试验结果较为合理。结果表明,渗透破坏主要发生在坝体下渗透路径较短的区域内,而坝基上下游基本未产生渗透变形;产生渗透破坏后,渗流路径发生较大改变,导致渗透破坏区域渗流量大幅增加,加速坝基破坏进程。     

Effects of seepage on a three-layered slope and its stability analysis under rainfall conditions

Natural Hazards - The seepage and stability of unsaturated soil slopes under torrential rain conditions are key issues in geotechnical and hydraulic engineering. In this work, based on...     

室内土工模型试验的新方法——桩基渗水力土工模型试验

本文通过桩基渗水力工模型试验实例，介绍了一种新的室内土工模型试验方法－渗水力土工模型试验。它利用水在土体中的渗流来提供土工模型试验中必须的体积力，因而克服了常规模型试验和离心模型试验中一些缺陷。该方法在桩基研究及工程实际中具有良好的应用前景。     

Experimental study of steady seepage in unsaturated loess soil

The complexity of unsaturated soil means that its permeability coefficient and seepage law are important topics in soil mechanics and geotechnical engineering. In this study, a new type of equipment for measuring the seepage of unsaturated soil was used to study the steady seepage of unsaturated loess soil collected from northern Shaanxi province in China. The entire process of the steady seepage of unsaturated soil under different seepage hydraulic gradients was obtained, and the permeability coefficient in the steady seepage state was measured. When the soil water content was low, the soil moisture remained only in small pores or at the junction of soil particles, the effective seepage area of the sample was reduced, and the seepage path was extended. Therefore, the lower the water content, the smaller the permeability coefficient of unsaturated soil and the longer the time required for the seepage to reach a steady state. The matric suction of the unsaturated loess soil was measured under different water contents. With decreasing water content, water remained only in the smaller pores, which provided shrink films with a smaller radius of curvature. This allowed the shrink films to withstand a larger pore air pressure and transmit a smaller pore water pressure, so that the matric suction of the loess soil increased with decreasing soil water content. The Gardner model provided an accurate fit of how the matric suction varied with the volumetric water content of the unsaturated soil. The seepage velocity and seepage hydraulic gradient were correlated well with a linear relationship, indicating that the seepage law of unsaturated loess soil accords with Darcy’s law. The experimental results show that the new unsaturated soil permeameter has good performance and controllability, thereby providing support for studying the steady seepage of unsaturated soil.

     

冻土沉降钻孔数码监测装置的研制

变形监测是岩土工程的重要组成部分,但大量常温工作环境下的岩土工程监测设备在面对低温环境时,将会遇到较非冻结区更为复杂的问题,其性能也将大打折扣。结合冻土区变形监测的特殊性,吸取数码监测、光纤传输的优点,研制了冻土变形钻孔沉降监测装置,详细介绍了该装置的原理和实施方式,并将其运用到青藏铁路试验路堤的现场监测中。结果显示该设备操作简单方便、监测结果可靠,精度满足科研、工程要求,可在冻土工程中运用。     

岩土工程试验研究中的若干新进展

介绍了在非饱和土、数值分析、测试技术和土工合成材料工程应用方面的成就。关于非饱和土方面,指出了加强非饱和土基本试验研究工作的紧迫性;关于数值分析方面,认为流形元法为连续和非连续变形的力学分析提供了一个统一的方法,应加强在岩体力学和土力学中的开发与应用;关于岩土力学的测试技术,需密切注意近年高新技术在岩土领域的引进和推广;对于土工合成材料,应加强机制的研究,注意在应用中掌握有关原理,最后对岩土工程研究中当前存在的问题和今后发展作了简单的评述     

碎石土滑坡渗流系统特征及防治措施研究

碎石土滑坡由于内部含有大量的碎块石,容易形成架空结构,使其内部拥有独特的渗流系统。不同结构的碎石土形成的渗流通道不同,导致滑坡体的失稳情形也各不相同,因此,针对性的防治措施也难于制定。福建省安溪县岩山角落滑坡具有多元结构碎石土滑坡的特征。在对碎石土滑坡进行物探、钻探、水位监测等多重手段整体勘测的基础上,利用SketchUp软件进行建模分析,获取了多元结构碎石土滑坡渗流系统与滑坡物质结构在空间上的关系,并对两类渗流系统的变形敏感性和降雨敏感性进行对比。结果显示,粗石状碎石土区域以集中渗流为主,假斑状碎石土区域以管网状渗流为主,前者对降雨的敏感性较后者高,而受渗流通道的整体强度和渗流稳定性的影响,前者对于滑坡变形的敏感性要低于后者。基于上述分析,确定采用抗滑桩和排水盲沟等工程措施进行治理,根据地下水监测数据和现场验证,治理效果良好,可供其他类似滑坡防治工程提供借鉴与参考。     

Laboratory study on the relationship between soilmass deformation and water seepage in North China

The study on the relationship between the soilmass deformation and water seepage under certain stress in North China was conducted through combined tests of the consolidation deformation and water seepage. The results showed that the actual deformation of the clay soil under stress is greater than the deformation induced by the seepage. On average, the deformation induced by seepage was about 60% of the actual clay deformation under stress. The actual deformation of sandy soil, however, is less than the deformation induced by seepage. On average, the seepage-induced deformation was approximately 125% of the actual sandy soil deformation. These results indicated that the sandy soil did not have complete plasticity. Clay had the highest amount of water seepage and deformation, while silty soil, calcareous highly cemented clayed soil and sandy soil had less water seepage and deformation. The underlying mechanisms were also discussed. The results of this study contribute to the understanding of land subsidence mechanism and rough estimation of groundwater exploitation.     

植被发育斜坡土体大孔隙三维重构模型渗流场的LBM数值模拟

以云南昭通头寨植被发育斜坡土体为研究对象,结合CT扫描试验与数字图像处理技术实现了其三维大孔隙空间结构模型的重构。然后基于格子Boltzmann方法（LBM）的D3Q19模型,将固体土骨架视为渗流场边界,并设置反弹格式的边界条件模拟土骨架与水分间的相互作用,从细观角度研究了水在植被发育斜坡土体大孔隙中的渗流特性。研究结果表明：土体渗流过程中,在大孔隙纵向连通的通道内形成了优先流,且通道中的流速远超其他部位;而在封闭或者连通性差的大孔隙中导水率极小,流速几乎为0。土体中大孔隙通道内的流速由孔壁至通道中心逐渐增大,且流速与至通道中心的距离近似呈二次抛物线的分布特征。沿深度方向土体切片大孔隙率大的截面平均渗流流速Uz也较大,从整体变化趋势来看,截面大孔隙率与平均渗流流速有相似的变化规律,这充分说明植被发育斜坡土体内的大孔隙分布对土壤沿深度方向的渗流特性有重要影响。     

Engineering-geological model of the Segura River flood plain (SE Spain): a case study for engineering planning

This article presents a sedimentological and geotechnical study of the surficial sediments in the Segura River valley (SE Spain). We formulate an engineering-geological model consisting of four zones, each characterized by its geotechnical properties and by various geotechnical problems (namely low bearing capacity, significant ground settlement and liquefaction of sandy sediments). The model quantifies the geotechnical properties and potential problems in each zone. It serves as a useful tool for preliminary geotechnical investigations. The model also enables a better design of field surveys as well as optimal selection of geotechnical investigation techniques for future civil engineering works.     

四川眉山主要岩土工程问题及对策

阐述了眉山市在城市工程建设中普遍存在的软弱地基、砂土液化、基坑开挖与支护和基坑降(排)水等岩土工程问题，并对这些问题提出了看法和防治对策。