Behavior of soil plugs in open‐ended model piles driven into sands

Calibration chamber tests were conducted on open‐ended model piles driven into dried siliceous sands with different soil conditions in order to clarify the effect of soil conditions on load transfer mechanism in the soil plug. The model pile used in the test series was devised so that the bearing capacity of an open‐ended pile could be measured as three components: outside shaft resistance, plug resistance, and tip resistance. Under the assumption that the unit shaft resistance due to pile‐soil plug interaction varies linearly near the pile tip, the plug resistance was estimated. The plug capacity, which was defined as the plug resistance at ultimate condition, is mainly dependent on the ambient lateral pressure and relative density. The length of wedged plug that transfers the load decreases with the decrease of relative density, but it is independent of the ambient pressure and penetration depth. Under several assumptions, the value of earth pressure coefficient in the soil plug can be calculated. It gradually reduces with increase in the longitudinal distance from the pile tip. At the bottom of the soil plug, it tends to decrease with increase in the penetration depth and relative density, and to increase with the increase of ambient pressure. This may be attributed to (1) the decrease of friction angle as a result of increase in the effective vertical stress, (2) the difference in the dilation degree of the soil plug during driving with ambient pressures, and (3) the difference in compaction degree of soil plug during driving with relative densities. Based on the test results, an empirical equation was suggested to compute the earth pressure coefficient to be used in the calculation of plug capacity using one‐dimensional analysis, and it produces proper plug capacities for all soil conditions.     

Geochemical types of pacific polymetallic nodules: An application of multivariate analysis

A total of 843 samples of Pacific Ocean polymetallic nodules (PNs) from five survey areas have been studied (metals analyzed: Mn, Fe, Ni, Cu, Co, Zn, Pb). The statistical analysis included the following techniques: factor R analysis, quick cluster Q analysis into 50 preclasses, various hierarchical cluster Q analyses (HCAs) using the preclasses (application of different HCAs to an identical set of data and of an identical HCA to two different subsets of the data), comparison of the HCA. The PNs of the survey areas can be grouped into five geochemical types (I‐V). The genesis of the PNs was interpreted as early diagenetic, hydrogenetic, and mixed (early diagenetic/hydrogenetic and hydrogenetic/hydrothermal. In addition, some further conclusions regarding the applicability of various HCA techniques depending on the structure of the data set have been drawn.     

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浙江省东部土壤元素地球化学特征及意义

为了研究土壤和稻米元素地球化学分布特征及影响稻米中重金属质量分数的主要因素,对浙江省东部农田根系土-稻谷样品进行了采集和分析。结果表明：各研究区均有重金属元素质量分数高于区域地球化学背景值,尤其是温州南郊地区的Hg、台州泽国地区Cd、绍兴北郊地区的Hg,其质量分数分别是背景值的6倍、5倍及9倍;7个研究区中,只有嘉兴新胜地区的As质量分数超过背景值。其原因是这些地区工业化进程迅速,人为活动频繁,污染较严重。绍兴北郊、嘉兴新丰、嘉兴新胜和桐乡崇福地区稻米中As、Cd、Cr、Hg、Se和Pb质量分数均未超过标准限值。稻米对重金属元素的吸收富集主要受土壤有机质、pH、土壤阳离子交换量和黏粒组成等土壤理化性质的影响：土壤有机碳越丰富越有利于稻米对As、Cd、Cr和Ni的吸收;稻米对As、Cd、Mn和Ni的富集系数随着pH上升而下降;土壤阳离子交换量和黏粒组成与水稻As、Cu、Hg、Mn、Pb、Se和Zn的富集系数呈显著负相关。     

交通荷载作用下公路路基工作区深度研究

根据路面不平整实测资料,获得了汽车动荷载的计算模型和参数,并利用此荷载模式来分析公路结构的动力响应。考虑到公路结构的三维分层性状,利用Fourier变换技术和求解层状结构的精确刚度矩阵法,研究了公路结构在移动汽车荷载作用下的动力响应问题。为了方便工程应用,利用Odemark厚度和模量的当量转换公式,将公路结构简化为由路面、路基及地基组成的3层体系,并以此为基础分析了路基动应力的衰减规律,同时重点研究了汽车轴载大小、当量路面厚度及路基模量对路基工作区深度的影响,最后建议了路基工作区深度的定量表达式,研究结果可为公路路基设计提供参考。     

基于三维地质模型的排土场边坡整体稳定性探究

目前所广泛采用的平面应变分析手段,针对排土场边坡稳定性评价时有时会出现某剖面安全系数高于设定允许值,实际中却遭破坏的现象,除了常被提及的力学参数、本构模型等因素,排土场凹形夹持效应和凸形发散作用突出以及滑体端部效应的影响,是分析结果不能准确反映实际的根本原因之一。鉴于此,从平面高程数据、地质剖面、钻孔资料等条件,配合插值效果较为稳定的Kriging法对空间数据进行插值,建立排土场三维地质整体模型。然后,采用自编FISH语言接口程序,将地质模型导入FLAC3D中离散化并计算,较为简单、有效地实现三维地质建模、模型可视化、岩土工程计算分析三位一体功能,有效地克服了平面分析无法解决的上述问题。以攀钢兰尖铁矿尖山第7排土场为实,对其整体稳定性进行应力、应变分析,采用三维强度折减法计算排土场三维整体安全系数,与现场调查及平面计算结果较为一致。基于该模型的计算结果可以有效避免排土场空间效应和滑体端部效应,得到的排土场全域应力-应变规律,对露天矿排土场的生产管理,具有一定的指导意义。     

黄土的独立物性指标及其与湿陷性参数的相关性分析

黄土的湿陷性是其重要的工程特性,常用一维压缩应力条件下的湿陷系数、自重湿陷系数和湿陷起始压力等指标定量评价。影响黄土湿陷性的因素较多,包括土的粒度、密度、湿度等基本物理性质指标,且各因素之间并非完全独立,存在一定相关性。采用因子分析法,通过对西安地铁4号线黄土高台地和宝鸡-兰州高速铁路隧道黄土塬湿陷性黄土场地地层物性质指标的统计分析和相关性分析,首先确定了相对独立的含水比（含水率与液限之比）和孔隙比3个物性指标反映的两个因子。然后,依据湿陷性黄土场地的试验资料,通过多元线性回归分析,分别得到了两个场地黄土的自重湿陷系数、湿陷起始压力以及压缩模量与含水比和孔隙比之间的相关关系。最后,比较分析了两个场地黄土自重湿陷系数、湿陷起始压力和压缩模量计算值与实测值,验证了利用因子分析法寻找影响黄土湿陷性的独立因子,建立黄土湿陷性参数与独立影响因子之间相关关系的合理性和准确性。针对两个地区两类地貌单元湿陷性黄土场地,建立的黄土湿陷性参数的相关关系具有快速、准确的评价黄土湿陷性和黄土地基湿陷变形的实际意义。     

基于模糊综合评判的Hoek-Brown强度准则修正及应用

阐述了岩质边坡岩体力学参数研究的意义,介绍了国内外常用的几种岩体力学参数的确定方法,但其准确性值得商榷和论证。针对Hoek-Brown强度准则D值的确定存在的困难,基于模糊综合评判,对产生扰动的影响因数综合考虑,确定了依托工程的D值,工程应用表明更加接近实际情况,并且探讨了岩质边坡的岩体以滑动面为界限划分扰动区与非扰动区的合理性,克服了其他公式的不足。以利比里亚邦矿铁矿岩体力学参数研究为例,分别用计算出的修正参数和其他几种方法进行计算分析对比,结果表明所计算出的修正D值更能反映实际的扰动程度,并论证了划分扰动区与非扰动区的合理性和意义,具有重要参考价值。     

海域天然气水合物稳定带厚度与其影响因素的半定量研究

海底沉积物中蕴含着大量的天然气水合物资源。水合物稳定带(HSZ)反映了海底天然气水合物的成矿作用和分布规律,稳定带厚度的影响因素决定了天然气水合物的蕴藏量。水合物稳定带的影响因素有很多种,但每种因素对其的影响程度不同。为探讨水合物稳定带厚度的分布规律,从分析海底天然气水合物相平衡影响因素入手,着重研究了影响稳定带厚度的水合物气体组分、地温梯度、海水深度、海底温度及孔隙水盐度等重要参数,并使用CSM Gem程序对这些影响因素进行模拟计算;然后利用模拟计算所得到的结果数据进行曲线拟合,直至得到较为可信的相平衡曲线;最后根据此相平衡曲线,结合相应条件下的地温梯度曲线方程求得稳定带厚度。通过对预设各条件值与相应得到的稳定带厚度值进行回归分析,得出稳定带厚度与各个影响因素的关系以及这些因素对稳定带厚度的影响程度。     

气井水力压裂有效缝长评估及影响因素研究

为了准确确定气井压后有效缝长及其影响因素,提高川西须家河气藏水力压裂针对性,对于具备生产历史拟合条件的气井,利用数值模拟软件进行了生产历史拟合获得有效水力裂缝缝长,与采用净压力拟合方法获得的水力裂缝支撑缝长进行对比和拟合,获得了有效缝长和支撑缝长的关系式,计算了川西须家河储层单井压后有效缝长;采用灰色关联分析理论分析了各个参数对有效缝长的影响程度和对压裂设计的启示。结果表明：压后有效缝长与支撑缝长具有较强相关性(Le=00584 Lp1359 3),有效缝长明显比支撑缝长短;施工参数(特别是用液量)是影响须家河储层有效缝长的关键,而储层和隔层间应力差则是影响有效缝长的重要客观因素。该研究方法为水力压裂压后评估和提高压裂设计水平提供了较好的借鉴。