水下土体剪切界面摩擦力试验研究

基于在自行改进设计的水下土体剪切界面摩擦力测定装置进行的室内试验结果,对不同粒组、含水率及剪切速率条件下土体剪切界面抗剪强度和摩擦力进行了研究。试验结果表明,不同土体间剪切界面抗剪强度和摩擦力与土体颗粒粒组、含水率相关性表现不同。随着含水率的增加,粉砂抗剪强度和摩擦力呈增加趋势,细砂、中砂抗剪强度和摩擦力受含水率变化影响较小。土体颗粒粒组不同,抗剪强度和摩擦力有明显差异,表现在粉砂大于细砂和中砂,小于黏粒含量较高的粉土,细砂和中砂的差别较小。试验条件下得到的粉砂、细砂、中砂土体与粉质土底床间的水下剪切界面摩擦力值在0.2~1.0 kPa区间,并结合海洋地质实例说明界面摩擦力的应用。     

黏粒含量对粉质土液化发生的作用机制

近年来,海岸沉积的粉质土在波浪作用下发生液化的问题开始被关注和研究。由于粉质土中含有黏粒成分,其液化机制可能与砂性土不同。通过对不同黏粒含量的粉质土进行循环荷载三轴试验,获得孔压、应变的变化曲线。以应变5%为土体破坏标准,结合土体的微结构特征,分析认为粉质土由于黏粒含量不同,存在液化破坏和触变破坏两种导致液化发生的机制。     

振动导致黄河口海床渗透性变化研究

黄河水下三角洲为细粒粉质土沉积。土体渗透性是海工设计与海床稳定性评价的重要参数之一。在波浪等循环荷载作用下,黄河口海床土渗透系数如何变化尚不清楚。本文利用现场原位振动试验和室内土样振动实验,研究土体渗透系数随所受振动能量的变化,发现循环荷载作用使海床土渗透系数先变小然后持续变大,变化幅值可达4倍多。通过同步测量循环荷载导致的土体容重等的变化,结合试验现象的观测,进一步分析了渗透系数随循环荷载变化的机理。     

波浪作用下沉积物中氮、磷释放速率的试验研究

湖泊或海湾中的沉积物吸附氮(N)、磷(P)等元素所形成的沉积层成为水体富营养化的內源。在波浪作用下,尤其是强浪作用下,沉积物中的N、P会通过内源释放作用大量进入水体中。本文在自制的U型水槽中开展实验,采用不同水头差来模拟波浪的循环荷载作用,研究了沉积层中的N、P在静置固结状态(Ⅰ)、加波未液化状态(Ⅱ)、加波液化状态(Ⅲ)下的释放规律,并给出该试验条件下的沉积物释放速率的拟合方程。试验结果表明:沉积物中总氮(TN)和溶解性总氮(TDN)的释放速率会随着水动力作用的增强而增加;总磷(TP)、溶解性总磷(TDP)和活性磷酸盐(SRP)的释放速率也随着水动力作用增强而增加,但水体中悬浮物(SS)含量过高会限制其释放速率。     

黏粒和有机质对黄河口潮间带沉积物微团聚体的影响

微团聚体是形成沉积物结构的基本单元,沉积物的结构性影响了土体的稳定性、渗透性和强度等工程地质性质。对废弃黄河口刁口流路潮间带沉积物微团聚体受黏粒含量、有机质和生物黏液等胶结作用进行分析,结果表明,研究区沉积物多团聚成粉粒级微团聚体(0.05~0.01 mm),含量在85.3%~95.8%之间,与黄土高原土相比,0.05~0.01 mm微团聚体增加,而0.1~0.05 mm微团聚体减少,团聚性差,易于侵蚀;黏粒含量与团聚度表现出显著正相关性,说明黏粒含量增加了沉积物微团聚体的稳定性;沉积物中有机质含量在0.27%~0.61%之间,有机质含量较少,对沉积物微团聚体贡献少;生物扰动的螃蟹洞壁土、螃蟹掘出物的团聚度明显大于表层未受生物扰动土的团聚度,说明螃蟹分泌的黏液能加大微团聚体的稳定性。     

振动导致黄河口粉质土性质与起动流速的变化

通过现场试验,研究模拟波浪振动导致的黄河口海床表层粉质土重度与强度的变化;通过室内试验,研究了黄河口海床土重度、强度、中值粒径、起动流速随振动能量的变化;将起动流速的试验测试结果与代表性经验公式计算值进行了比较。发现振动导致黄河口粉质土物理力学指标呈现周期性的变化,进而引起起动流速相应的变化;起动流速不仅与土体重度、粒径、强度有关,还与土体承受的波浪荷载振动能量有密切关系;起动流速经验公式计算结果与试验测试值不吻合。     

水动力条件差异导致潮坪分形特征变化实例研究

研究区位于1964～1976年黄河由刁口流路入海时形成的三角洲潮坪.为进行石油开采在潮坪上构筑的交通设施对波浪形成了良好的屏障,水动力条件具有显著差异的屏障两侧潮坪是研究潮坪特征对水动力条件响应的天然实验场所.在屏障两侧各选择一典型区,实测地貌形态,取样品进行粒度成分分析,根据实测资料分析确定潮坪分形特征.发现水动力环境的强弱决定着潮坪的形貌、沉积物粒度分维值的变化规律.水动力环境强的一侧潮坪滩面分维值高,且随着初始计算网格宽度增大迅速降维;表层沉积物粒度分维值小,且离散性大.相反,在另一侧潮坪滩面分维值低,且随着初始计算网格宽度增大分维值无显著变化;表层沉积物粒度分维值高,且具有较好的一致性.当初始计算网格宽度增大到某个值时,两侧潮坪形貌分维值渐趋一致.在屏障两侧各沿一条与屏障大角度相交的测线取样,并各选择一点采取不同深度的样品做分析计算,发现在水动力条件弱的一侧,样品的粒度分维值表现为远离屏障逐步降维、随深度增加分维值增大的规律;相反一侧粒度分维值变化的规律性很不明显.讨论了水动力环境对潮坪分形特征影响机理.     

含沙浑水体的黏度测量及应用分析

含沙浑水体的高速冲击会对海底构筑物造成破坏,在计算浑水体对构筑物的作用力时,黏度是一项重要参数。本文利用落球试验和流变仪测试试验,测定了不同浓度含沙浑水体的黏度,给出其起始黏度与动力作用后的稳定黏度。结果表明:含沙量在大于400g/L时,浑水体为可用赫巴模型描述的非牛顿流体,并可简化为宾汉体;在含沙量小于400g/L时,浑水体仍可用宾汉体模型描述,在忽略较小的初始剪切应力时,可简化为牛顿流体。浓度大于400g/L的浑水体的起始黏度约为稳定黏度的100倍。文中讨论了含沙浑水体起始黏度与稳定黏度在工程计算应用中的适用情况。     

用静力触探参数确定地基土水平地基抗力系数的比例系数m值--以天津地区为例

承受水平荷载作用的桩基,规范中常采用m法进行桩基水平承载力的计算,地基土水平地基抗力系数的比例系数m值在规范中根据地基土的状态、类别以表格给出。在地基勘察中,现在广泛采用静力触探试验。直接利用静力触探数据给出比例系数m值。将使桩基设计所用参数更加直接准确。本文利用天津地区地层大量静力触探资料与地基土状态数据,利用统计分析回归方法,总结出地基土的液性指数IL与静力触探参数锥尖阻力qc及摩阻比Rf间的关系式,针对天津的地层土体,给出利用静力触探资料查用m值的表格,为桩基的设计计算提供资料。     

青岛市垃圾卫生填埋场选址问题研究

垃圾卫生填埋法将是青岛市今后若干年内垃圾处理的主要方法，结合青岛市城市发展的规划思路，提出在保护环境，尤其是海洋环境的基础上，应寻找内陆场地进行垃圾卫生填埋。经遴选，小涧一带最有前景，经论证，认为小涧一带从地形地貌、地表水发育，场地取土条件，环境水文地质条件、构造条件及经济条件等各方面均满足选址要求