干湿循环作用下压实黏土力学特性与微观机制研究

针对干湿循环作用下填埋场封场覆盖系统压实黏土防渗结构损伤等问题,系统开展了干湿循环作用下（室内模拟填埋场气候环境）压实黏土力学特性及微观结构特征试验研究,从微观层次揭示了压实黏土在干湿循环作用下变形特性和强度衰减内在本质。研究结果表明：随着干湿循环次数的增加,压实黏土初始变形段区间割线模量增加,末段区间割线模量大幅度降低,变化幅度随初始压实度的增加而增加;同时,压实黏土剪切强度呈减小趋势,但减小幅度随初始压实度和围压的增加而减小。经过3次干湿循环后,压实黏土发生不可逆的体积收缩,体积收缩比例随压实度的增加而减小,低压实黏土和高压实黏土的体积收缩20.5%和11.5%。同时,低压实黏土和高压实黏土的大孔体积增加25.7%和53.9%,微裂隙体积增加3.1%和41.7%,增加幅度随初始压实度的增加而增加。压实黏土不可逆的体积收缩致使土体更加密实,从而导致压实黏土初始切线模量和强度增加。同时,大孔体积增多和微裂隙的发育,导致压实黏土剪切强度和末端切线模量降低,干湿循环对不同压实度黏土力学特性影响是二者的综合表现。     

地表水入渗对垃圾填埋场水质水量影响的数值模拟分析

将填埋垃圾视作一种特殊土体,建立了综合描述垃圾填埋场内渗滤液水分的饱和-非饱和渗流、垃圾土体沉降变形、有机污染物的释放、迁移、转化,以及微生物的生长、衰减等物理化学过程的多场耦合仿真分析模型,将任意的Lagrangian- Eulerian（ALE）方法引入到模型求解中,基于自行开发的仿真分析程序,开展了地表水入渗对垃圾填埋场水质、水量影响的数值仿真分析研究。模拟结果表明：300 d的非饱和水分入渗及内源水产生可使填埋单元内渗滤液饱和液面最高达6 m;地表水入渗对水相可溶性可降解有机物浓度和厌氧微生物浓度具有显著的影响,并间接地影响固相可溶性可降解有机物和微生物的浓度分布。     

基坑开挖中渗流-应力耦合模拟

根据基坑工程施工实际情况,基于地下水渗流的基本规律以及岩土体受力的本构模型,建立了在应力场和渗流场耦合作用下基坑受力的力学模型,通过有限元方法模拟了基坑开挖过程中周围应力场及渗流场的变化规律。计算结果表明：在设置挡土墙并及时排水情况下,随着开挖的进行,基坑周围的土体变形增大,挡土墙前的土体发生沉降,墙体最终发生变形,基坑底部土体向上隆起,在基坑角落处水头梯度较大,发生应力集中,容易导致工程事故,必须谨慎处理。另外,基坑在降水时内外水头差过大将会引起墙体承受过大压力,基坑周围沉降会更大,这样不利于墙体和周围建筑安全。     

江西德兴铜矿大坞河土壤重金属累积特征与成因

江西德兴铜矿是中国超大型斑岩铜矿,随着矿业活动的增加,德兴铜矿区重金属污染问题日益严重。查明德兴铜矿土壤重金属累积作用及原因,可为政府机构、矿山开展环境整冶提供科学依据。在大坞河上游、中游、下游选定3个剖面,采集50件土壤样品,得出其基于地球化学基线的累积特征。整体来讲,Cu、Mo累积作用最为显著,Cr、As累积作用明显,同时发现一级、二级阶地上累积显著,并从矿石组合、地化背景、河流阶地、元素形态、矿山生产等角度开展累积作用的原因分析。     

冻融循环对固化污泥力学及微观结构特性影响

冻融循环作用会改变固化污泥工程特性,影响固化污泥堆体稳定及安全。在封闭系统下对固化污泥进行冻融循环试验,每经历一次冻融循环,就测定固化体的无侧限抗压强度、渗透系数等工程指标,并根据试验结果选取试样进行扫描电镜和压汞试验。研究结果表明：第1次冻融循环作用使固化污泥强度衰减30%,渗透系数增大80%,随后变化幅度逐渐降低;经过约6次冻融循环后,固化污泥强度衰减幅度高达50%,渗透系数增加约1个数量级,随后基本保持恒定,渗透系数的变化较无侧限抗压强度变化表现出微弱的滞后性。随着冻融循环次数的增加,固化污泥孔隙体积逐渐增大,固化污泥强度逐渐降低,渗透系数逐渐增大。在封闭系统下,固化体内部水分结冰引起的总膨胀体积恒定,固化污泥内部水分分布均匀。当冻融循环作用达到一定次数后,孔隙体积不再持续增大,只是在空间上重新融合分布,使各参数逐渐达到恒定状态。研究成果对寒区污泥固化填埋的安全处理处置提供技术参数和指导。     

FeSO4对铬污染土的稳定特性及风险评价试验研究

采用硫酸亚铁（FeSO4）对铬污染土进行稳定化处理。选用浸出试验、Cr(VI)残留值试验和形态提取试验,研究了粒径和有机质对铬污染土稳定特性的影响规律。试验结果表明,粒径和有机质对铬污染土稳定特性有较大影响。粒径的减小可显著降低稳定土中Cr(VI)和总Cr的浸出浓度及稳定土中Cr(VI)的含量;当污染土粒径小于2 mm时,Fe(II)/Cr(VI)摩尔比为3,稳定土中Cr(VI)和总Cr的浸出浓度分别为4.68、8.9 mg/L,均低于我国《危险废弃物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB/T5085.3－2007）的限值。有机质添加量的增加可明显降低稳定土中Cr(VI)和总Cr的浸出浓度及Cr(VI)的含量。当Fe(II)/Cr(VI)摩尔比为3时,有机质的添加量为5%,稳定土中Cr(VI)的含量为28.3 mg/kg,低于我国《土壤环境质量标准》（GB15618－2008）中工业和商业用地限值（30 mg/kg）;当有机质的添加量为10%时,稳定土中Cr(VI)的含量为4.8 mg/kg,低于居住用地限值（5 mg/kg）。形态提取试验结果表明：粒径的减小可降低弱酸提取态的铬含量,增加可还原态的铬含量,而对可氧化态和残渣态的铬含量影响不大;有机质可促使弱酸提取态、可还原态的铬转化为可氧化态的铬,而残渣态的铬变化不大。稳定土中铬从活性态向较稳定态转化,是铬稳定土稳定特性和环境风险变化的根本原因。     

资源环境承载力评价理论方法与实践

资源环境承载力评价是国土空间规划和三区三线划定的基础,评价理论与方法越来越受到各界的关注,但尚未形成完备的理论框架。本研究引入短板理论、风险理论和边际理论,构建资源环境承载力评价的理论框架与技术方法,并以陕北黄土高原绥德县为研究区开展实证研究。基于短板理论,识别区域重大资源环境问题,遴选1~3个制约性因素;基于边际理论,以资源开发利用利润最大化或无利润作为资源承载力评价标准,开展资源承载力评价;基于风险理论,以人类活动带来的环境问题或灾害引发的生命和财产风险的容许标准作为环境承载力评价标准,开展环境承载力评价;基于单因素承载力评价结果,开展综合承载力评价,评价结果为安全承载、容许超载或不可接受超载;将综合承载力评价结果与区域国土空间开发现状或规划结果做叠加分析,划定区域发展三区三线。通过对绥德县资源环境承载力评价,结果表明,该理论框架与技术方法简便易推广,评价结果可信,可以为国土空间优化、科学划定"三条红线"提供支撑。     

滑坡易发性危险性风险评价例析

从易发性、危险性、风险的概念入手,依据国际上流行和通用的滑坡风险评价与管理理论,分析了易发性评价的内容,包括易发性评价到危险性评价需要增加的评价要素,以及从危险性评价到风险评价需要增加的评价要素,阐明了这三种评价之间的联系和区别。并通过延安宝塔区的滑坡易发性、危险性和风险的评价与区划具体说明三者的做法和结果。     

一种大比例尺的滑坡风险区划方法——以延安市区黄土滑坡风险评价为例

介于区域性和单体滑坡之间,即对面积几十到上百平方千米的滑坡评价,适用于1∶5000~1∶25000之间的大比例尺,而如何对这类区域进行有效的滑坡风险评价是一个值得研究的问题。使用传统的基于GIS的单元栅格运算方法对这类区域进行滑坡风险评价,由于反映评价指标的基础数据精度与评价方法之间的不匹配,无论单元网格划分得如何精细,评价结果仍难达到精度要求。采用一种新的思路和方法,先期通过高精度数字高程模型(DEM)和Quick Bird遥感数据等多信息源,识别潜在的滑坡易发坡体,并初步圈画滑坡的危险区界线和进行承灾体信息解译,再逐一通过野外核查对以上信息加以验证、修正或取消,最后形成符合比例尺精度要求的风险评价图。实践证明,这是一种行之有效的进行大比例尺风险区划和评价的方法。     

都江堰市龙池镇黄央沟泥石流特征与防治工程效果分析

黄央沟位于“5.12”汶川地震的极重灾区四川省都江堰市龙池镇,地震使沟内山体发生大规模的滑坡和崩塌,其为泥石流的形成提供了丰富的松散固体物质。地震后黄央沟泥石流十分活跃,2010年8月13日、8月18日和2013年7月9日均暴发了泥石流,造成了严重的经济损失。笔者通过对黄央沟泥石流灾害现场进行实地调查,详细分析了黄央沟泥石流的形成条件和发育特征,并对已有防治工程效果进行了分析和探讨。针对防治工程存在的问题和黄央沟泥石流的特点,建议在沟道下游和堆积区修建排导沟,使泥石流顺畅排入龙溪河;采取工程和生物措施来稳定沟道内的崩滑堆积体和不稳定斜坡,减少泥石流物源;沟口公路采用高架桥跨越方式通过泥石流堆积扇。该研究结果可为强震区泥石流灾害的防治提供参考。