结合水量的影响因素与弱透水层的渗透特征

为了解黏土中结合水的特征,对不同溶质对吸附结合水量的影响及其在以结合水充满为主的黏土中的迁移特性以及溶质的浓度对渗透性能的影响进行研究。结果表明,结合水含量受溶质的影响较大,其值大小为: 蒸馏水＞自来水＞硝酸钾＞氯化铵; 同一溶质在不同浓度下渗透速度有所不同: 氯化铵和硝酸钾的渗透速度都是随着浓度的增大而有所增大; 不同的溶质对黏土渗透性的影响不同,其渗透速度的大小为自来水＞氯化铵＞硝酸钾,说明污染质的存在使得黏土的渗透速度变小。     

Geochemical characteristics of selected elements in iron–manganese cutans and matrices of Alfisols in central China

The elemental geochemistry of major, minor and trace elements in iron–manganese cutans and the corresponding matrix soils, collected from three Alfisols in central China, are studied using their chemical compositions as well as correlation and factor analyses. Fe–Mn cutans accumulate high concentrations of MnO₂ and Fe₂O₃. Mean values of these two elements in cutans are about 13.7 and 1.4 times higher than those in the matrix soils. pH, clay contents, extractable X-ray noncrystalline Fe (Feo) and the ratio of Feo to free Fe-oxide (Fed) in cutans are notably higher than those in the corresponding matrices. Cutans are also enriched in some bases and heavy metals. Averages of K, Na, Co and Pb concentrations are about 2.0, 1.4, 15.4 and 6.0 times higher than those in the matrices. Statistical analysis indicates that Co, Ni, Li, Cu and Zn are abundant in Mn minerals of cutans, while Pb exists mainly in iron minerals. Fe–Mn cutans constitute an active microzone of solid–solution–plant–air interaction, element movement and exchange in soils, which cause the contents of Fe- and Mn-oxides, elemental concentrations, and geochemical behavior of cutan to show marked differences in matrix soils.     

双层结构岩质边坡的滑带扰动厚度计算方法研究

双层结构岩质边坡进行稳定性评价通常可以实现,但合理确定滑体引起的滑带扰动厚度却比较困难。根据能量法原理,可以推导得出上部硬岩滑体的能量法稳定系数上限解计算公式。进一步按照能量平衡方程,综合考虑滑体、滑带在重力作用下所做的外力功率,以及滑带产生的内能耗散,推导得到了计算滑带扰动厚度的解析公式。在分析典型算例基础上,提出了滑带扰动分带的概念,并将滑带按照扰动程度分为剧扰动带、强扰动带、中等扰动带、弱扰动带和微扰动带。对于双层结构的岩质边坡进行加固治理时,其治理的深度范围应该大于微扰动带的底面。     

边坡稳定分析刚体有限元上限法的锥规划模型

极限分析方法是土边坡稳定性分析的重要方法之一。刚体有限元上限法是其中的一类,此类方法仍旧存在一些关键问题需要完善。由于单元的刚性假设,系统的塑性变形内能耗散仅发生在单元间的界面上,故此类方法的性能主要取决于界面的布局,即采用非结构化三角形单元计算往往精度较差。为此,提出了基于滑动面摄动的刚体有限元上限法及临界滑动面的搜索方法。首先,在考虑刚体转动的基础上构造刚体有限元上限法的二阶锥规划模型,用于确定在给定试滑动面条件下的运动许可速度场。其次,将试滑动面的控制参数视为决策变量,建立搜索临界滑动面的非线性非凸优化问题模型,并采用非线性单纯形方法和粒子群方法求解此优化问题找出临界滑动面。通过经典边坡稳定问题的分析求解,验证了所提出的新方法,进一步证实了网格类型（即界面的布局）是影响刚体有限元上限法计算精度的主要因素。经过计算结果的对比发现,在刚体有限元上限法中考虑刚体转动是非常必要的,不仅可以提高刚体有限元上限法的计算精度,还可以克服此方法对界面布局的依赖性。