江汉平原土壤饱和渗透系数变化规律及影响因素

目前对影响土壤饱和渗透系数规律的机理缺乏深刻认识.以不同沉积环境、不同岩性及不同土地利用方式的江汉平原汉江下游浅层土壤为对象,采用改进的TST-55型土壤渗透仪开展室内变水头达西实验.结果表明,研究区内土壤饱和渗透系数平均值为4.94×10-5cm/s,服从对数-正态分布;粉砂壤土冲积物和湖积物的饱和渗透系数平均值为3.53×10-5cm/s和1.98×10-5cm/s,粉砂质粘壤土中,两者分别为8.13×10-7cm/s和5.88×10-7cm/s,同一岩性冲积物的饱和渗透系数较湖积物大;冲积物中,砂壤土、粉砂壤土和粉砂质粘壤土饱和渗透系数平均值为1.98×10-5 cm/s、3.53×10-5 cm/s和8.13×10-7 cm/s,表现为砂壤土>粉砂壤土>粉砂质粘壤土;耕作土壤中,粉砂壤土、粉砂质粘壤土的饱和渗透系数平均值为3.75×10-5 cm/s和8.11×10-7cm/s,非耕作土壤中,两者分别为1.88×10-6cm/s、5.93×10-7cm/s,同一岩性耕作土壤饱和渗透系数较非耕作土壤大.      

江汉平原第四系弱透水层渗透系数求算方法

弱透水层的渗透系数是区域地下水流系统划分和关键带水-土-生作用的重要参数.结合江汉平原关键带调查采集1:5万杨林尾-陆溪口图幅钻孔52组不同深度、不同岩性的原状土样,利用改进的渗透仪进行室内渗透实验,对粘性土样的渗透系数和粒度特征参数进行经验公式修正.发现研究区沉积物渗透系数与含水岩组埋深和岩性有关.浅层孔隙潜水含水岩组以粉质粘土、粘土为主,沉积环境稳定,渗透系数约10-9 m/s,变异系数为1.56;中深层承压含水岩组夹有多层粘土和粉砂,呈现多旋回分布的典型河湖交互作用的沉积环境,渗透系数为10-10~10-6 m/s,变异系数为2.04,变异性较大.利用有效孔隙比e_u与黏粒含量P的显著二项式关系,修正预测粘性土渗透系数的太沙基经验公式,预测值与室内实测数据基本吻合,二者比值均小于10,验证了太沙基修正公式在河湖相平原区的适用性.      

引洮供水二期工程饱和黄土围岩隧洞工程地质问题浅析

饱和黄土具低强度、高压缩性等特性,饱和土围岩稳定问题是引洮工程主要工程地质问题之一。饱和土的强度主要受其粒度成分、含水量影响,粘粒含量相对较高的重粉质壤土和粉质粘土密实度较高,其孔隙以微孔为住,饱和含水量相对较低,且开挖后不易释水,围岩强度较高,可维持短时间稳定,可采用机械开挖,人工辅助成形,及时采用喷砼保护,钢拱架加强支护的施工方式;粘粒含量相对较小的杂色轻粉质壤土和砂壤土密实度较低,其孔隙以大孔隙为主,饱和含水量较高,开挖后易释水,快速变形,应进行管棚等饱和土超前支护。     

江苏太仓浅部淤泥质土层的工程地质特征

太仓浅部广泛分布的淤泥质粉质粘土层具有高含水量、高压缩性和低渗透性,对开采浅层地下水引起的地面沉降研究有重要意义。本文通过一系列微观和宏观室内试验,查明该层土的矿物成分主要为伊利石,其次为绿泥石、高岭石,土中孔隙主要为中孔隙和小孔隙。在一定应力范围内,随固结压力增大,土中的中孔隙明显减小,渗透系数也明显减小,孔隙比与渗透系数之间有单对数线性关系,但当固结压力超过一定值后,土中以小孔隙为主,随固结压力增大,孔径分布变化不明显,渗透系数随孔隙比的变化也小得多。淤泥质粉质粘土层的变形以不可恢复的塑性变形为主,具有显著的蠕变性,在开采地下水引起的地面沉降中将会有明显的变形迟后。     

动应力对粉质土变形、强度的影响

研山铁矿设计采用露天开采,最终最大边坡高达600m。边坡上部为粉土和粉砂、中砂、卵石、粉质粘土,下部为砂质粘性土和砾质粘性土。由于边坡高,受环境动应力影响因素大,因此分析粉土和粉质粘土层在动应力作用下对变形和强度的影响,对边坡稳定分析具有重要意义。     

强夯法在城市防洪工程地基加固中的应用研究

对宜宾城市防洪工程中粉土地基强夯加固效果进行了检测,其结果表明：采用1 600 kN ? m夯击能,其有效加固深度大于6 m,地基土的干密度得到了明显增加,平均值从天然地基的1.48 g/cm3增加到强夯后的1.57 g/cm3,增幅达到6.1 %;粉土层的孔隙比平均值从0.852减小到0.724;地基土的压缩模量平均值从5.42 MPa提高到8.27 MPa;渗透系数算术平均值降低到天然地基的1/10以下,即从2.5×10-4 cm/s降低到3.5×10-6 cm/s;天然地基标准贯入击数有32.9 %小于5击,强夯以后,击数全部大于7击。粉土地基经过强夯处理,满足了防洪堤地基的承载力和渗透稳定要求,消除了7度地震液化势。     

云南异龙湖沉积物粒度空间变化特征及其环境指示意义

文章以滇东南浅水湖泊异龙湖作为研究对象,通过对湖泊不同位置的40个表层沉积物样品进行粒度测试,结合流域自然地理要素和人类活动特征,分析了异龙湖表层沉积物粒度空间分布特征,并探讨了其影响因素。结果表明,异龙湖表层沉积物沉积类型主要有粘土质粉砂、粉砂质粘土以及砂-粉砂-粘土3种,其中以粘土质粉砂类型为主,其次为粉砂质粘土。粉砂(4~63μm)为异龙湖表层沉积物优势粒径成分,其含量介于57.08%~82.41%,其次为粘土(小于4μm),介于11.22%~35.58%,砂组分(大于63μm)含量最低,含量介于0.16%~25.80%。异龙湖表层沉积物具有明显的空间分布特征,其中粉砂类似同心圆的空间分布特征,其含量由湖区的中间地带分别向西北、西南、东南3个方向递增;而粘土含量则呈现出相反的趋势。由于受断层影响,异龙湖表层沉积物各粒度组分形成了西北、东南两个相对对称的区域;西北湖区沉积物粒度分布特征同时受自然环境与人类活动的影响,沉积物类型主要有粘土质粉砂和粉砂质粘土,其中以粘土质粉砂为主;而东南深水湖区由于受人为干扰因素较弱,可以视为认识自然状态下物质搬运过程、探讨水动力特征以及研究自然湖泊沉积和气候变化的理想场所。     

基于应力修正的土体抗剪强度影响因素分析

为探究地基土体在附加应力作用下抗剪强度的变化规律,对传统剪切试验方法进行了改进。通过气压式全自动固结仪预先对试样施加多组精确的附加应力（超出原状土体上覆土重的荷载）后进行快剪试验,以淤泥质粉质黏土与粉土夹粉砂两类土体为研究对象,分析结构与状态的变化对抗剪强度指标值的影响;从受剪土体与剪切盒各层面受力与沉降关系出发,融入剪切面积动态表达式,推导出剪切正应力的修正公式,代入试验计算抗剪强度参数值。结果表明:两类土体受附加应力的影响存在明显的差异,淤泥质粉质黏土以黏聚力变化为主,粉土夹粉砂则体现在内摩擦角上;含水量及孔隙比的改变与土体抗剪强度参数值的变化之间存在反相关关系。     

桂林红土的工程地质性质及其主要工程地质问题

在收集已有资料的基础上,通过野外调查和土工样品采集测试分析,结果表明：桂林红土主要由石英砂粒及高岭石、伊利石、绿泥石等次生粘土矿物组成,其体积分数为40%~75%;铁铝氧化物高度富集,一般w(Al₂O₃)为15.3%~25.9%,w(Fe₂O₃)为6.4%~11.2%。土中粘粒体积分数大都在50%以上;土的天然含水量、液限含水量、孔隙比及饱和度通常比较高,分别达26%~40%、42%~70%、0.8~1.1和90%~100%;抗剪强度较大,内聚力为40~85 kPa,内摩擦角为15°~30°;压缩系数和渗透系数一般较小,多小于0.3 MPa^-1和1.5×10^-6~5.0×10^-8cm/s。桂林红土的主要工程地质问题是在基岩面附近,尤其是溶沟溶槽中多有软土分布,并常常导致土洞和地面塌陷的发生。桂林红土的这些工程地质特征主要由其特殊的成土环境条件所决定。     

测定原状粘性土渗透系数的渗透固结仪已投入使用

渗透系数(K)是一个重要的水文地质参数。近年来,随着科学的发展,对地面沉降、越流补给等问题的研究逐步深入,人们越来越感到了解原状粘性土渗透系数的重要性。以往求解越流系数(B=K/M),一般采用抽水试验方法,但误差往往较大。近两年来,我系“渗透固结实验室”采用了张人权、曹文炳等讨论设计的渗透固结仪,通过试验,能够较好地测定原状粘性土的渗透系数。我们利用这种仪器已为河北地质九队、山西水文一队等测试了一些原状粘性土的渗透系数,一般亚矿土、亚粘土渗透系数在10~(-6)~10~(-7)(cm/sec)之间,粘土可达10~(-9)(cm/sec)。     

鄱阳湖组(第四系)的修订及特征

根据对鄱阳湖地区 Zk0 1钻孔柱状剖面的研究 ,对鄱阳湖组的定义进行修订、补充 ,认为鄱阳湖组为一套以青灰色淤泥质粘土、黄褐色粘土、粉质粉土为主夹少量粉砂或细砂的湖泊—河口三角洲相沉积。年代地层为第四系全新统 ,底界年龄约 6 2 10± 12 5 a B.P.,开阔湖泊沉积始于 32 4 0± 180 a B.P.,且由北向南时代渐新 ,具有明显的穿时性     

天然沉积中间土的力学特性研究

长江口北岸天然沉积土主要由粉粒和细砂粒组成,其渗透系数介于10-7～10-3 cm/s之间,既不属于完全排水的砂性土,也不属于完全不排水的粘性土,针对这样的天然沉积中间土的我国研究并不多见。通过大量的物理力学试验,探讨了天然沉积中间土的物理力学性状,结果表明天然沉积中间土具有类似于软粘土的物理性质,但原位静力触探试验显示其天然沉积中间土的原位强度却与天然含水量分布在塑限附近的硬粘土差不多。研究结果亦表明颗粒分布对天然沉积中间土的原位强度有较大的影响。同时采用灰理论中的关联度分析,对这类中间土物理状态指标与力学特征指标间相关性进行了分析,认为孔隙比用于亚砂土稠度划分,含水比用于亚粘土、粘土稠度划分更加合理     

定向钻穿越技术在清江河天然气管道敷设的应用

清江河天然气管道工程是在河床下穿越1500多米的Φ1016×26.2天然气钢管和Φ114硅管套管。该河为通航河道,河底地面高程最低-5.90m左右,最大水深6.0~8.6m。地层为填土、淤泥质粘粉土、淤泥质粉砂、粉质粘土夹粉砂细砂。施工中通过优化施工方案,针对导向孔轨迹控制、淤泥地层定向钻进纠偏、大口径扩孔清孔和长输大口径管道回拖采取了一些有效的技术措施,确保了工程一次性回拖成功。     

污染场地六价铬迁移转化机制与数值模拟研究

随着全球工业化迅猛发展,土壤和地下水六价铬污染日益严重。基于某铁合金厂铬渣场地现场调查与采样分析,开展铬渣场地土样吸附、渗透和弥散试验,研究六价铬在粉质黏土土样中的吸附特性和迁移规律,建立考虑对流-弥散-吸附的六价铬迁移三维动力学模型,结合数值软件获取污染源位于场地上、下游时地下水中六价铬迁移分布特征,并揭示弥散度?和分配系数 对六价铬时空分布的影响。试验结果表明,粉质黏土对六价铬吸附符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附量为466.6 mg/kg;蒸馏水和160 mg/L 六价铬溶液入渗下粉质黏土渗透系数约为6.5×10–7～6.7×10–7 cm/s,1 000 mg/L六价铬溶液的渗透系数增大至4.4×10–6 cm/s;粉质黏土水动力弥散系数D为1.4×10–4 m2/d,计算得到阻滞因子 为4.2～10。数值模拟结果表明,场地下游受到六价铬污染时,即使不考虑分子扩散作用,上游仍有被污染的风险,污染程度取决于含水层的弥散度;考虑含水层对六价铬吸附时,土体分配系数越大,六价铬污染羽分布范围越小,在预测地下水中六价铬浓度分布时应重点考虑六价铬吸附等转化过程。     

基于野外Guelph入渗法与室内变水头达西法的土壤饱和渗透系数变化规律

为揭示土壤饱和渗透系数的变化规律,在江汉平原杨林尾-陆溪口地区分别采用Guelph入渗仪和改进的TST-55型土壤渗透仪开展了土壤饱和渗透系数实验。结果表明:采用Guelph入渗法在粉砂质黏壤土中测得冲积物饱和渗透系数相对较大,数量级在10~(-2)～10~(-1)之间,最高达到7.50×10~(-1) m/d,最小为1.40×10~(-2) m/d;湖积物饱和渗透系数在1.86×10~(-3)～4.99×10~(-2) m/d之间;而残积物的为6.05×10~(-3) m/d,相对较小;同为粉砂壤土,相同水位埋深条件下甘蔗地和小麦地(同为耕地)的土壤饱和渗透系数明显比林地的大,这与土壤翻耕及根系、虫孔发育等有关;在相同水位埋深条件下,粉砂壤土的土壤饱和渗透系数普遍比粉砂质黏壤土的大,主要是因为粉砂质黏壤土比粉砂壤土的黏粒比重大、孔隙比相对较小的缘故。室内变水头达西法和Guelph入渗法测得的土壤饱和渗透系数分别介于5.43×10~(-5)～2.10×10~(-3) m/d和1.57×10~(-3)～7.50×10~(-1) m/d之间。室内变水头达西法所测结果明显偏小,主要原因包括:①Guelph入渗法进行现场原位测试时,土壤有效直径相对于室内变水头达西法使用的环刀直径要大得多;②室内变水头达西法所用土样为单一岩性,而Guelph入渗法为原位土层,常常具有双层或多层结构;③Guelph入渗试验期间恰逢雨季,地下水位埋深小,当支持毛细水带接近地表时,Guelph入渗试验将受支持毛细水的影响,从而使Guelph入渗法所测得的结果产生误差。     

垃圾填埋场斑脱土衬里可行性评价

首先对斑脱土衬里(粘土-斑脱土、砂-斑脱土) 进行变水头实验, 得粘土-斑脱土的渗透系数为6.0×10-9~3.0×10-8cm/s, 砂-斑脱土的渗透系数为1.0×10-9~3.0×10-9cm/s.从防渗角度分析, 2种斑脱土混合物均适合作垃圾填埋场的底层衬里.然后对斑脱土衬里进行持水与水迁移实验, 评价斑脱土衬里水的迁移特性.以水迁移实验为基础, 模拟斑脱土衬里与地基5种不同含水量的条件, 对斑脱土衬里进行直接剪切实验, 测定斑脱土衬里的剪切强度及斑脱土衬里与地基接触面的剪切强度.再对斑脱土衬里进行三轴固结不排水实验, 测定其总剪切强度与有效剪切强度.实验结果表明: 地下水具有很大的潜力从地基流向斑脱土衬里, 从而大大提高斑脱土衬里的含水量; 随着含水量的增加, 粘土-斑脱土、砂-斑脱土衬里的抗剪强度逐渐减小.根据实验所获得的抗剪强度参数, 选择日本山谷型垃圾填埋场典型剖面, 对山谷型垃圾填埋场进行稳定性评价.结果表明: 对于角度小于20°的缓倾角山谷型垃圾填埋场, 使用粘土-斑脱土、砂-斑脱土作为底层衬里是稳定的.因此, 2种斑脱土混合物适合作山谷型垃圾填埋场的底层衬里.      

江西何魁核电厂水文地质条件研究

为揭示水文地质条件对江西何魁核电厂工程建设的影响,采用水文地质测绘、压水试验、工程钻探与工程地质分析等手段综合分析。结果表明,区内地下水以基岩裂隙水为主,强风化岩体渗透系数为3.945×10-4~5.72×10-3cm/s,为中等透水,中等风化与微风化透水率为主要位于0.63~0.96 Lu(渗透系数为7.00×10-6~1.17×10-5cm/s),属微透水岩体,厂址区的岩体以微透水岩体为主,地下水对混凝土结构均无腐蚀性,地下水水量贫乏,开发利用程度低,水文地质条件简单,工程建设活动对地质环境的影响作用处于可控状态。     

某水电站块石料场弃渣堆积体边坡变形破坏机制分析

西南某水电站块石料场弃渣堆积体边坡于2004年形成,堆积规模约21×10~4 m~3。该边坡前缘未设支挡结构措施,后期受2008年"5.12"汶川特大地震、2013年"4.20"芦山强烈地震影响,以及在降雨作用下,后部推移变形,并严重威胁坡脚居民安全。本文采用现场勘察、原位双环渗透试验等手段,分析了弃渣堆积体边坡的变形破坏机制。结果表明:弃渣体的饱和渗透系数(k)远大于下伏老堆积土体,弃渣体表层k值高达1.41×10~(-1) cm/s,1m深时为2.00×10~(-2) cm/s;老堆积土体表部k值为1.88×10~(-3)cm/s,1m深时为5×10~(-4)cm/s。两者渗透系数的巨大差异,使得弃渣体与下伏老堆积体之间形成富水带,产生较大的孔隙水压力,进而对弃渣堆积体边坡形成浮托力,导致其推移变形。稳定性计算结果显示堆积体稳定性系数随降雨时长的增加而减小,但减小速率逐渐趋于平缓。     

弱透水粘性土层的膜性能试验结果分析

为了验证咸水通过越流的形式透过弱透水层向淡水层运动时可能存在对盐类物质的过滤、阻滞现象,设计对原状粘性土进行高压渗滤试验的装置,对所取得的河北任丘南部五里铺100 m深度左右的原状粘性土进行膜性能试验。试验结果初步显示,在30~70 m水标的压力差驱使下,透水的粘性土层具有对盐类物质的过滤作用10 cm土柱滤盐达20%~25%,对土样的,含盐量透水性变化等有待进一步试验研究。     

基于现场双管试验确定弱透水层水力参数的方法

弱透水层水力参数对基础工程设计、建设和地下水资源评价、地下水污染预测具有重要意义。现提出一种现场确定含水层系统中弱透水层水力参数的钻孔双管试验方法。利用麻花钻钻孔,到达地下水位线以下揭露到目的层位后布设外管,以起到护壁防止土层塌孔的作用。在外管内通过锤击的方式将内管嵌入到目的层中,使其下部管中有一定厚度的土样作为现场固定试验土柱。待内外管中地下水位稳定后迅速加高内管水头,并通过马里奥特瓶装置保持定水头。建立钻孔双管试验土柱的数学模型,推导了土柱顶底面单位面积流量随时间变化的解析解,将其无量纲化后作出标准曲线。作为该方法应用的实例,在长江下游三角洲苏锡常冲积平原的常州天宁区德安医院附近的空旷场地进行了专门的钻孔试验。确定了该地区的细砂质粉土和粉质黏土的渗透系数和贮水率分别为：K=1.66×10?6 m/s,?s =8.21×10?3 m?1;K=6.06×10?7 m/s,?s =2.26×10?3 m?1。结果表明,该方法对于现场确定弱透水层的水力参数有较好的适用性。