HDPE蜂巢式固沙障研制与防沙效应实验研究

 采用先进的HDPE新材料制成蜂巢式固沙障来替代传统的草方格。研究发现:HDPE蜂巢式固沙障可以增大下垫面的粗糙度,明显降低了地表底层风速,进而减弱输沙强度,使流沙表面得以稳定。在格状沙障内,由于气流的涡旋作用,使原始沙面充分蚀积,最后达到平衡状态,形成稳定的凹曲面。下凹的深度(h)与凹面玄长(S)的比值为13.6/100~13.2/100,这种下凹的深度(h)与凹面玄长(S)的比值与传统有效的草方格（草方格为13.3/100）防沙效应相当,其二者流场特性也相同。这种稳定的凹曲面,对不饱和风沙流具一种升力效应,形成沙物质的非堆积搬运条件,这是格状沙障作用的关键。实验表明,选用孔隙度为40％、高20 cm的HDPE固沙障防沙效果显著。     

陕北志丹油田樊川区长61低阻油层成因分析与识别方法

陕北地区延长组发育低（特）渗储层,除发育通常的高阻油层外,还极易形成低阻油层;因此,低阻油层的发现,极大拓宽了该区石油勘探和开发的领域。根据志丹油田樊川油区长6¹的石油地质特征,结合大量实验和生产数据资料的分析对比,对该区低阻油层的成因机理及宏观控制因素进行了分析。结果表明:长6¹储层的孔隙结构复杂导致束缚水饱和度增高,高地层水矿化度、高泥质含量及放射性砂岩的存在,是低阻油层得以形成的主要原因。通过大量实际试油和测井资料的对比可见,应用计算自然电位与自然电位曲线重叠法可以快速直观显示其含油性,声波时差-深电阻率的交会图与自然伽马-深电阻率交会图相结合可有效识别低阻油层。对区内85口探井进行了测井资料的二次解释,在长6发现了初次解释所遗漏的45个低阻油层,油层数由原来的117个增加到162个,净增27.8%。     

地震条件下挡土墙主动土压力及其分布的统一解

在非地震主动土压力公式的基础上,用微分薄层法给出了地震条件下主动土压力公式,其中填土面倾斜、墙背倾斜、填土为黏性土、墙背与填土间同时存在凝聚力c和内摩擦角? 作用、墙后破裂体存在水平向和竖向的地震加速度,目前所见的地震情况下和非地震情况下的主动土压力均是此公式的特例。对上述同一条件下的挡墙用过墙踵的整块破裂体作静力平衡分析（如库仑分析）,得到的总土压力与文中微分薄层法得到的总土压力大小相等,但微分薄层法作用点位置明显增加,研究表明：设计抗震和非抗震各类挡墙时要引起足够的重视。     

沙漠地区风积沙地基输电线路装配式基础真型试验研究

沙漠风积沙地基输电线路杆塔基础设计是当前我国电网建设中的关键研究课题之一。沙漠风积沙属于特殊土地基,这种地基上的输电线路装配式基础缺少相关设计依据。针对沙漠风积沙地基输电线路基础工程的特点,进行了输电线路装配式基础的真型试验,得到了上拔与水平荷载、下压与水平荷载联合作用下的承载变形特性、基础构件的应变特性、基础底板与风积沙地基之间的接触压力变化规律。根据测试结果,确定了沙漠地区风积沙地基装配式基础的地基承载力和上拔角取值,得到了基础稳定的最不利工况,有助于提高基础设计的可靠性和合理性。试验结果为沙漠地区台远-塔中220 kV输电线路基础工程的设计提供了依据。     

模拟不同气候条件下碳酸盐岩风化作用的淋溶实验研究

通过模拟干热、湿热与干冷3种气候条件,以饱和CO2水作为淋溶液,对黔中岩溶区3条碳酸盐岩风化壳岩-土界面的岩粉层试样进行了淋溶实验(其中干热、湿热条件下淋溶到残余酸不溶物阶段),对淋出液的pH值以及主要造岩元素的浓度进行了动态分析。结果表明,碳酸盐岩风化壳岩-土界面由岩到土的转变过程中,伴随碳酸盐的溶蚀,酸不溶物已表现出明显的风化倾向。碳酸盐的溶蚀强度表现为干冷>干热>湿热的变化趋势。温度低,碳酸盐的溶解速率大;排水条件好,碳酸盐溶解释放的Ca、Mg易随风化流体排出体系。对于酸不溶物组分,淋溶实验中有:(1)K、Na、Mg、Si、P的载体矿物风化强度在干热条件下最大(至于Ca,由于方解石与白云石均是其主要的载体矿物,酸不溶物相中的Ca难以在淋出液中有效识别)。在干冷与湿热之间,K、Na、Mg等盐基离子的溶出能力大多表现为湿热>干冷,指示了温度对盐基离子释放强度的重要制约作用;而Si和P未表现出一致的变化趋势,可能源于淋溶体系微环境的差异。(2)Fe与Mn表现出弱迁移性。其中,Fe在干冷环境下淋出强度最弱,说明温度是制约含Fe矿物分解速率的重要因素。而Fe在干热与湿热之间,以及Mn在3种淋溶条件下,未呈现出一致的变化趋势。(3)Al和Ti在碳酸盐岩风化过程中表现出强烈的惰性。      

季节冻土区黑土耕层土壤冻融过程及水分变化

利用黑龙江省水利科学研究院水利试验研究中心综合实验观测场2011年11月-2012年4月整个冻结融化期的实测野外黑土耕层土壤温度和水分数据, 对中-深季节冻土区黑土耕层土壤冻融过程中冻结和融化特征分阴、阳坡进行了分析, 研究了冻融过程中不同深度土壤水分的变化情况, 并探讨了降水对不同深度耕层土壤含水量变化的影响. 结果表明:黑土耕层土壤冻结融化过程分为5个阶段, 历时164 d, 约5.5个月. 阶段I, 秋末冬初黑土耕层土壤开始步入冻结期; 阶段II, 黑土耕层土壤整日处于冻结状态, 阴坡比同样深度的阳坡土壤温度低; 阶段III为黑土耕层土壤稳定冻结期; 阶段IV, 黑土耕层土壤步入昼融夜冻的日循环交替状态, 冻融循环的土层逐渐向深部发展, 阳坡比阴坡融化得更深、更早, 阴坡比阳坡经历冻融循环次数更多; 阶段V为稳定融化期, 在融化过程不存在冻融交替的现象, 直到整个冻层内的土壤全部消融. 各深度位置阴坡土壤温度的最高值出现时间比阳坡晚约0.5 h. 经过整个冻结融化期后, 阴、阳坡各层土壤含水量均大于冻结前, 阴坡土壤含水量比阳坡整体偏低. 在整个冻结融化期, 阳坡地下1 cm、5 cm、10 cm 及15 cm处含水量最大值出现在地下5 cm; 阴坡的含水量整体趋于平稳且在融化期受降水影响明显.     

巴丹吉林沙漠季节冻土特征

通过巴丹吉林沙漠腹地连续的地温观测和2014年1月的专题考察,发现巴丹吉林沙漠属于季节冻土区,年冻结时间长达4个月.沙漠内部的局地地形和湖泊分布是影响季节冻土分布差异的重要因素.迎风坡和背风坡冻土冻结深度显著大于丘间地冻结深度,湖泊的存在使湖泊周边地区最大冻结深度显著变浅.通过沙漠及其周边地区地温、气温、地气温差的分析,结合我们在巴丹吉林沙漠外围发现的末次冰期砂楔群,表明我国北方沙漠在末次冰期属于不连续的多年冻土区.     

砂土海床中大直径单桩水平承载与变形特性

通过室内三轴固结排水剪切试验等获得典型剪胀性砂土的力学参数,在此基础上利用有限元软件ABAQUS,开展了近海大直径单桩基础在水平荷载作用下的三维有限元数值分析,揭示了加载过程中桩周土的应力路径,探讨了桩周土内摩擦角、剪胀角及桩土接触面特性等对三维数值分析结果的影响,得到了离心模型试验的验证,进而提出了砂土海床中大直径单桩基础的合理数值分析模型及参数取值方法,并建议风机大直径单桩基础水平承载力确定以变形作为控制标准。在此基础上,利用该数值分析模型分析了现有桩基承载力和变形分析方法对超大直径单桩的有效性,并提出了采用数值分析来确定基础的临界埋深的确定方法。     

砂岩侵入体系模拟及形成机理分析

砂岩侵入体系是一种普遍的地质现象,近些年来越来越受到地学界的重视,但对其形成机理探讨较少。作者及研究团队通过设计一套室内模拟实验装置,来简化模拟3层地层结构中砂岩侵入体系的形成和演化过程。在之前模拟实验(实验变量为顶层沉积物的厚度、进水管的结构)结果的基础上,进一步考察了地形坡度对实验结果的影响,并对砂岩侵入体系的形成机理进行了分析。实验过程中,共观察到7种不同形态不同样式的管道,并对实验过程中压力变化进行了测试。对实验结果分析认为:盖层厚度越大,压力下降的速度越慢,越不利于压力的释放;随着实验的继续进行,砂岩侵入体最终会转化为砂岩喷出体并喷出地表;不稳定的地形有利于触发疏松沉积物发生变形。实验表明,超压是砂岩侵入体发生的最重要条件之一, 沉积盆地中的压实不均衡和生烃作用是可独立产生大规模超压的2种主要机制。     

Field experiment and numerical study on active vibration isolation by horizontal blocks in layered ground under vertical loading

In this paper, a series of field experiments were carried out to investigate the active vibration isolation for a surface foundation using horizontal wave impedance block (WIB) in a multilayered ground under vertical excitations. The velocity amplitude of ground vibration was measured and the root-mean-square (RMS) velocity is used to evaluate the vibration mitigation effect of the WIB. The influences of the size, the embedded depth and the shear modulus of the WIB on the vibration mitigation were also systematically examined under different loading conditions. The experimental results convincingly indicate that WIB is effective to reduce the ground vibration, especially at high excitation frequencies. The vibration mitigation effect of the WIB would be improved when its size and shear modulus increase or the embedded depth decreases. The results also showed that the WIB may amplify rather than reduce the ground vibration when its shear modulus is smaller or the embedded depth is larger than a threshold value. Meanwhile, an improved 3D semi-analytical boundary element method (BEM) combined with a thin layer method (TLM) was proposed to account for the rectangular shape of the used WIB and the laminated characteristics of the actual ground condition in analyzing the vibration mitigation of machine foundations. Comparisons between the field experiments and the numerical analyses were also made to validate the proposed BEM.