填土地基强夯加固效果研究

针对回填土地基,通过量纲分析得到强夯加固深度和累积夯沉量的计算公式,结合已有工程资料对所提出的计算公式进行验证。结果表明:该公式能够较为精确地预测填土地基的加固深度与累积夯沉量;分析表明:累积夯沉量与加固深度比值随着诸多要素而变化,仅在确定的落距和夯锤半径范围内的才可以作为常数进行推广;最后分析夯锤半径及厚度对强夯效果的影响。     

基于无人机遥感的河流阶地提取

河流阶地记录了河流演变过程中因构造抬升或气候变化引起的侵蚀基准面变化的信息,阶地的提取与划分对于新构造研究与古气候重建有着重要的意义,在分析传统阶地提取方法不足的基础上,提出了一种利用无人机遥感进行阶地提取的新方法.该方法利用无人机航拍影像和高精度地面控制点,通过基于计算机视觉的多视立体运动恢复结构(structure from motion with multi-view stereo, SfM-MVS)技术自动生成研究区高分辨率的正射影像和数字表面模型(digital surface model,DSM),在此基础上根据河流阶地的几何特征,利用高程、坡度及影像灰度等统计量实现阶地信息的提取.利用这一方法对汉江支流蛮河下游河段的阶地进行了提取试验.结果表明,该方法能够提取到两级河流阶地和一级河漫滩信息,提取结果与野外实测结果有较好的一致性.与传统阶地提取方法相比,该方法具有精度好、效率高、可视化效果全面直观等优势,显示出无人机遥感在河流地貌学研究中的巨大优势和广阔应用前景.      

基于BOTDR的光纤应变与顶板沉降变形关系的模型构建与试验研究

可以实现分布式、长距离、实时监测的BOTDR监测技术已在土木工程领域得到了较为广泛的应用,但在岩土工程领域的应用研究起步较晚,相关技术还有待于进一步完善。以布里渊BOTDR的巷道/隧道应变监测技术为基础,研究了沿巷道轴向进行一维布设的光纤应变测量值与隧道顶板沉降变形之间的关系。首先,根据巷道/隧道顶板的变形规律,建立了光纤沿巷道/隧道轴向发生的应变与巷道/隧道顶板的沉降变形之间的数学模型,即圆弧模型、抛物线模型和三角形模型。其次,对巷道/隧道顶板的沉降变形与光纤应变之间的关系进行了试验研究。对比分析表明,理论计算值与试验值具有很好的一致性。利用圆弧模型、抛物线模型和三角形模型等3个计算模型,可以将光纤应变与顶板沉降联系起来,这对于BOTDR技术的应用与推广具有重要的理论意义和工程实用价值。     

基于虚土桩模型的层状地基群桩沉降研究

群桩中各基桩之间的加筋与遮帘效应和桩端土体变形是群桩沉降计算中的关键部分,极大地影响计算结果的准确性,然而,目前相关的研究仍显不足。采用剪切位移法原理分析了各基桩之间的加筋与遮帘效应,通过荷载传递法原理推导出层状地基土中各基桩桩底、顶之间的沉降与轴力关系式;基于虚土桩模型,探讨了虚土桩长度的影响因素并给出了定量计算公式,得到了层状地基土中各虚土桩顶、底之间的沉降与轴力关系式;利用基桩与虚土桩的边界条件和平衡关系确定柔度系数矩阵,进而根据不同的承台形式求得群桩沉降。工程案例计算表明,理论计算与实测值吻合较好,该方法具有较高的准确性。其研究结果对群桩沉降计算理论的发展具有一定的补充和推动作用。     

充填料浆流动沉降规律与充填体力学特性研究

采场中充填体的几何结构和力学特性是影响充填体质量的控制性因素。通过开展充填料浆流动沉降相似模拟试验及充填体单轴和常规三轴压缩试验,揭示采场充填体的结构特征与强度分布规律,研究不同围压下不均匀充填体的变形特征与破坏模式。结果表明,(1)采场内充填体存在两个分界面和粗骨料、细骨料及灰砂3个不同区域,沿充填料浆流动方向,充填体的强度呈减小–增加–减小的"S"型分布;(2)充填体三轴压缩轴向应力–应变曲线包括压密、弹性、屈服、应变软化、残余强度5个阶段,相同区域充填体的强度随围压增加而上升,相同围压下不同区域的充填体强度大小依次为灰砂区域细骨料区域粗骨料区域。不同区域充填体的黏聚力大小依次为灰砂区域细骨料区域粗骨料区域,内摩擦角大小依次为粗骨料区域细骨料区域灰砂区域;(3)随围压的增大,充填体宏观破坏裂纹呈增多的趋势,宏观破坏主要为单斜面剪切破坏、张剪复合破坏和"Y"型破坏3种破坏形态。研究成果能为采场的充填钻孔数量与位置设计及稳定性分析提供理论依据。     

用于巷道沉降变形监测的光纤锯齿状布设技术与原理

矿山巷道、交通隧道等工程的顶板沉降变形监测是不可缺少的安全保障手段之一,现有的直线分布式光纤布设技术监测巷道沉降变形存在灵敏度较低的问题。将光纤沿巷道顶板的纵向铅垂平面布设成锯齿形状,构建相应的计算模型,给出具体的布设参数,获得了基于AV6419型号的光纤应变测试仪的监测精度和量测范围。试验结果表明,将光纤由直线式布设改变为锯齿状布设时不仅满足分布式光纤传感技术对于提取大范围测量场分布式信息能力的要求,而且通过巷道纵向分布式光纤的布设实现了监测巷道径向变形(如顶板沉降)的目的。计算模型监测的灵敏度相比于直线式有大幅度提高,为基于BOTDR技术的分布式光纤传感技术的应用与推广提供了新的方法和思路。     

煤储层水基压裂液用表面活性剂的筛选实验

水力压裂会对煤储层造成水锁伤害,在压裂液中加入表面活性剂是减缓水锁伤害的有效途径。采用1.5% KCl溶液为基液,在其中加入不同浓度的阴离子型表面活性剂AS和非离子型表面活性剂NS,配置出8种压裂液,分别对河东煤田柳林沙曲矿的焦煤样和太原西山屯兰矿的瘦煤样进行静置沉降实验、毛细管压力测试和离心分离实验,最终优选出煤储层水基压裂液用最佳表面活性剂为0.05% AN复配溶液（AS:NS=9:1）,由此构成了表面活性剂压裂液（1.5% KCl+0.05% AN）。研究结果表明,在水基压裂液中加入0.05% AN复配溶液（AS:NS=9:1）,可以大幅度降低压裂液的表面张力,改变压裂液的界面状态,从而增加煤表面的亲水性,降低煤孔隙的毛细管压力,使得压裂液的可排性增强,进而能够有效控制储层的水锁伤害,实现增产。      

软土次固结阶段桩侧负摩阻力变化规律研究

设计软黏土中单桩模型箱试验,模拟了桩周土逐级加荷沉降,通过量测超孔隙水压力、土体沉降及桩身轴力变化,分析了软黏土进入次固结阶段时,桩侧负摩阻力及桩身中性点位置变化情况。研究表明,在次固结阶段桩周土所产生的沉降对桩侧负摩阻力仍具有一定影响,沿桩身呈先增大后减小的趋势;当桩周土所施荷载等级达到一定程度时,桩身中性点位置将随着桩周土次固结时间的增长而逐渐上移。次固结阶段产生的沉降量与土体上所施加的荷载等级有关,随着桩周土荷载等级的增大,次固结阶段产生的沉降所占总沉降的比例逐渐减小,其蠕变效应逐渐减弱。     

张性盆地裂后异常沉降的正反演数值模拟方法

世界上许多张性沉积盆地存在远大于McKenzie模型理论值的裂后异常沉降, 南海北部陆缘的沉积盆地也是如此; 确定裂后异常沉降的特征和分布是认识其成因机制和对油气成藏影响的前提.介绍了估算裂后异常沉降的3种方法: 古水深比较法、应变速率反演法和沉降过程二维正反演法, 并指出了各方法的应用前提和优缺点.对于由作者提出的后一种方法还结合在珠江口盆地的应用实例进行了较详细的讨论, 表明这种方法能在考虑岩石圈挠曲强度的基础上正演模拟出单幕或多幕盆地沉降及相应的岩石圈伸展系数, 从而计算出盆地理论热沉降, 与通过回剥反演得到的实测构造沉降进行对比; 还指出了该方法存在的问题和需进一步研究之处.      

表面活性剂强化空气扰动修复氯苯污染含水层

通过一维砂柱实验研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对空气扰动技术(air sparging,AS)修复氯苯污染地下水的强化效果.结果表明,SDBS的加入降低了地下水的表面张力,减小了水气两相毛细压力,从而提高了地下水中的空气饱和度.当曝气量为100 mL/min,地下水的表面张力由72.2 mN/m降至49.5 mN/m时,地下水中空气饱和度由13.2%提高至50.1%,而后随着表面张力的进一步降低,空气饱和度不再提高,反而有小幅下降.通过污染物的去除实验发现,SDBS的加入大大提高了氯苯的去除率,且去除率的变化与空气饱和度的变化趋势基本相符.因此,表面活性剂的加入可以作为空气扰动技术一种十分有效的强化手段.