Advective flow in sediments under the influence of compaction

Abstract

Models on flow and transport in surface water sediments currently neglect compaction, although it is well understood that compaction is one of the major processes below the free fluid-sediment interface. Porosity changes in the sediment layers, as a result of compaction, are measured in almost all probes: porosity decreases with the distance from the surface water-sediment interface. This paper provides a rigorous derivation of basic flux terms for a frame of reference that is moving with the fluid-sediment interface. It is shown how burial rate, interface velocity, velocities of fluid and solid phase and porosity are connected—under steady-state conditions. It turns out that porosity and the velocities in a one-dimensional column can be directly computed from each other. These findings are important not only for the understanding of compaction-driven flow itself; they are crucial for all studies on storage and transport of chemical components in sediments. As mass fluxes across the sediment-water interface may be affected, there is an indirect link on surface water quality, making these findings relevant also for research on eutrophication of surface water bodies and/or on biogeochemical cycles.     

废弃采空区裂隙带高度预测模型及应用

煤炭开采引起覆岩破断及地表下沉,覆岩及地表运移规律可反映裂隙带高度的动态演化过程。因地表下沉滞后于煤炭开采,对于废弃采空区,长期压实作用导致裂隙带高度较采动期间有所降低。基于地表点下沉速度的阶段特征将裂隙带高度的演化过程分为2个阶段,第1阶段裂隙带发育对应岩层破断逐步向上传递的过程,第2阶段裂隙带高度降低对应离层及裂隙闭合、断裂岩层受压后变形回弹及破碎岩体自然压实的过程。着眼于压实作用对裂隙带高度的影响,根据煤层采厚、垮落带和裂隙带岩层变形量及地表下沉值之间的定量关系,建立了第2阶段裂隙带高度预测模型,并结合太平煤矿实测结果进行验证,采用控制变量法分析了单一因素影响下废弃采空区裂隙带高度的演化特征。结果表明：废弃采空区裂隙带高度受控于垮落带块体强度、垮落带初始碎胀系数、采动期间裂隙带高度最大值及对应的垮落带高度、煤层埋深、地表最终下沉量等因素,太平煤矿采后15 a的裂隙带高度实测值11.36～13.00 m与理论预测值12.75 m吻合度较高,模型的可靠性得到验证。最后,应用此预测模型对武安煤矿（关停矿井）2002－2003年采空区裂隙带高度开展理论计算,结合地空瞬变电磁探测确定了地面瓦斯抽采钻孔理想的终孔位置并成功开展了地面钻孔瓦斯抽采试验。     

玄武岩纤维加筋黄土承载比试验研究

为研究纤维加筋黄土CBR值影响因素及纤维增强土体机理,以短切玄武岩纤维为筋材,通过改变土体含水率、纤维长度、纤维含量、击实次数、浸水时间等条件进行加州承载比试验,探究初始含水率、纤维参数及试验方法对加筋土局部抗剪强度的影响规律。结果表明:纤维加筋土CBR值随含水率的增加呈现先增大后减小的趋势,存在“施工最优含水率”且相比击实试验最优含水率高1%～3%左右;纤维加筋土CBR值高于黄土CBR值,确定纤维长度20 mm,纤维含量0.4%为最优配比;击实次数从30击增加到98击,黄土CBR值提高273%,纤维加入后CBR值提高327%,加筋作用使土体通过提高击实功来提升强度的效果更加显著;浸水对试样CBR值影响较大,浸水时间对试样CBR值影响较小,且纤维的加入使试样对浸水时间的敏感度进一步降低,加筋土浸水2 d后强度降低54%,浸水4 d后强度降低58%。     

基于孔压监测的强夯置换和砂井-强夯处理饱和软土地基试验研究

在青岛某饱和软土场区采用强夯置换和砂井-强夯2种不同方案进行试夯试验。在试验区距夯点不同距离、不同深度的土层中埋设孔隙水压力计,通过观测,分析试夯过程中超孔隙水压力的变化规律,得出以下结论:2 000~2 500kN·m夯击能作用下,点夯试验最佳夯击数为强夯置换14击、砂井强夯16击,且2种方案强夯有效加固深度均可达6m;强夯置换区块距离夯点越近,超孔隙水压力累积幅值越大,而砂井-强夯区块这一趋势则不明显;砂井-强夯区块较强夯置换区快地基具有更好的均匀性,但其夯后超孔隙水压力消散速度比后者慢;孔压监测是确定强夯参数,了解加固深度,评价加固效果的有效手段。     

Dynamics analysis on transverse cutting mechanism of straw checkerboard paving robot

The transverse cutting mechanism of the checkerboard paving robot, which directly affects the robot’s operation, is regarded as the most important part in a transverse pavement system. This research aims at designing a new system which is appropriate for desert working environments and finishing cutting the rope of straw. In this paper, computer emulating technology is applied, and with three-dimensional modeling by Pro/ENGINEER software, can observe whether or not interference exists. Also, the speed and displacement parameters of the main parts of the cutting system are given by the dynamic emulation by Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System (ADAMS), which theoretically assures the feasibility and appropriateness of the cutting mechanism. Finally, results of the experiment shows that the cutting mechanism can cut the straw strand as designed.     

强夯法在吹砂填海地基加固中的应用分析

通过强夯法在首钢京唐曹妃甸钢铁公司吹填砂地基处理工程中的应用情况和成功经验,对强夯设计、施工参数、加固效果进行了分析,为相似工程提供参考。     

静压桩施工利弊刍议

结合工程实例,介绍了静压桩施工的受力情况、施工要点和挤土变形的机理,分析了其施工对工程自身和周邻环境产生的利益、弊端,提出了施工建议和预防措施。     

毛乌素沙漠风积砂力学特性室内试验研究

在对毛乌素沙漠风积砂物理特性进行试验研究的基础上,通过室内击试验、压缩试验及三轴剪切试验,对毛乌素沙漠风积砂的力学特性进行了初步研究。结果表明:毛乌素沙漠风积砂击实特性与粉、黏性土有较大的差异,在干燥和最佳含水率状态下易于击实,击实曲线呈双峰形态;压缩试验表明毛乌素沙漠风积砂一般属于低压缩性土,其压缩特性与试样初始密度、含水率、荷载级别及加载条件有关;三轴剪切试验表明毛乌素沙漠风积砂抗剪强度指标受试样密度的影响较大,虽然含水率对抗剪强度指标有一定影响且具有一定规律性,但影响程度并不明显。本文相关成果为解决该区风积砂相关岩土工程问题和工程地质问题提供了可靠的试验依据。     

土石混合料的结构分类

探讨了振动三参数：离心力、激振频率和名义振幅对土石混合料振动压实效果的影响,提出了两种对比工艺。并根据土石混合料在同一振动工艺下的压实特性,指出土石混合料具有三种结构类型,以最大干密度为判据,含石量为指标进行了结构分类,给出了分类区间。     

振动衰减测试方法确定高能级强夯对已有建（构）筑物的影响距离

某大型新建工程场地为近期吹砂填海方式形成,根据有关资料及勘察揭露,上部吹填层及原有细砂层存在地震液化及承载能力差的问题,设计采用高能级强夯进行处理。在地基处理区域处有一道永久防浪堤,根据设计要求,在进行强夯试夯过程中应采用一定的方法对振动影响进行测试,为设计提供相应的数据,进而确定强夯施工的范围。为解决上述问题,采用了振动衰减测试方法进行了强夯振动影响测试,对后期的大面积强夯施工提供了支持。通过该工程实例,介绍了振动衰减测试及其测试结果分析的方法。