渗流地层地铁联络通道冻结壁形成过程及其影响因素分析

冻结法凭借封水性好、适应性强和环境影响小等优势成为地铁联络通道施工的主要工法之一,而地下水渗流易引起冻结壁交圈时间延后、厚度和平均温度不及预期,对冻结工程的推进具有不利影响。本文采用频域反射法获取饱和砂砾石未冻水体积分数和温度的函数关系式,基于多孔介质传热和渗流理论,建立考虑相变的饱和地层渗流冻结流热耦合数学模型,利用联络通道冻结模型试验结果验证流热耦合模型的有效性。在此基础上,研究渗流速度、冷媒温度、冻结管直径和渗流温度对联络通道冻结壁形成过程和交圈时间的影响规律。最后,采用正交试验方法对冻结壁形成过程影响因素的显著性进行分析,提出考虑多因素影响的冻结壁交圈时间和标厚时间预测方法。研究结果表明:无渗流时,联络通道冻结温度场呈W型对称分布;当渗流速度为51.2 m/d时,地层温度场不再呈对称分布,上游区域温度高于下游区域温度。渗流速度是影响联络通道冻结壁形成的首要因素,冻结管直径和冷媒温度次之,渗流温度对交圈时间的影响较小。上游侧墙是渗流地层冻结壁扩展的薄弱环节,应加强该区域温度场的监测,跟踪冻结壁的形成过程。

联络通道钻孔偏斜对冻结壁影响分析

为了分析在符合规范要求下的冻结孔偏斜对冻结效果的影响,以北京地铁27号线某联络通道冻结法施工为背景,根据施工方案进行工程数据实测,并利用COMSOL软件对该联络通道的冻结过程进行了数值模拟,对实际成孔位置和设计成孔位置条件下的温度场进行对比分析,进而得出冻结孔偏斜对冻结效果产生的影响。研究表明:即使在冻结孔偏斜满足设计要求,其偏斜对冻结壁有效厚度和平均温度的影响仍无法忽略,计算在考虑冻结孔偏斜情况下,联络通道两侧冻结壁有效厚度下降11%,平均温度上升1.9℃,从而对冻结施工产生不利影响;冻结孔偏斜会导致孔间距增大,从而形成冻结壁的薄弱区。因此想要精准评价冻结效果,必须在数据分析中考虑冻结孔的偏斜问题。

高流速卵石地层地铁联络通道人工冻结温度场研究

地铁联络通道的开挖经常受到地下水干扰,人工地层冻结法凭借其优秀的封水性和适应性成为富水地层联络通道施工的首选工法。依托北京地铁12号线苏州桥站~人民大学站区间1#联络通道冻结工程,通过现场实测研究地层温度场和泄压孔压力的发展规律,分析冻结帷幕的交圈特征,确定高流速地层冻结壁薄弱位置。结果表明:盐水去回路温度在冻结初期迅速下降,而后降速减缓并最终稳定在-28℃以下;测温孔中土体与管片交界处的温度高于土体内部,渗流上游冻结壁温度高于下游,这些区域应当重点监测;冻结至59 d时,利用基于实际降温速率的分阶段冻结壁厚度计算方法求得不同截面位置处的冻结壁最小厚度为2495.2 mm,同时泄压孔压力已全部释放并保持稳定,冻结壁不再发展,满足联络通道开挖要求。研究成果能为高流速地层的人工冻结参数选取和监测提供理论支持。

富水砂卵石地层冻结孔钻进泥浆配比优化研究

在富水砂卵石地层地铁联络通道近水平冻结孔钻进时,因泥浆黏度低,稳定性差,护壁及润滑作用弱造成泥浆损失及钻头磨损严重、塌孔、卡钻和断杆等问题。为了优化富水砂卵石地层下冻结孔钻进泥浆配比,通过单因素试验以及响应面分析法中的Box-Benhnken(中心组和)正交试验方法进行试验设计与数据分析,得出适用于富水砂卵石地层冻结孔钻进泥浆优化配比。基于北京地铁12号线的工程应用表明:采用优化泥浆配比,即膨润土含量为7.18%,水解聚丙烯酰胺含量为0.20%,钠羧甲基纤维素含量为0.19%,硫酸铝的含量为0.03%时,泥浆黏度提高32%,泥皮厚度增加了20%,滤失量减少了30%,润滑系数减少了60%,冻结孔钻进泥浆主要性能指标明显改善,冻结孔打钻时的减阻效果显著,钻杆所受轴力平均减少15%,所受扭矩平均减少13%,泥浆的膨润土用量和回流损失量减少了30%,材料成本明显降低,未发生塌孔、断杆和卡钻等工程事故,冻结孔钻进效率及成孔质量明显提高。

基于集对分析的水资源变化趋势的统计预测

根据集对分析(SPA)的原理和方法,对水资源变化趋势的预测进行了研究。利用前期的预测因子进行计算,可以使集时分析具有预测功能。通过反复调整预测因子各区段的分界值,可以使水资源要素计算等级和实际等级的历史拟合率达到最大,其结果是比较好的。这是对水资源变化趋势的预测研究的一种新尝试。

基于系统动力学的PRED问题——以金华市为例

由于人口的增加和经济的快速发展,金华市的人口(population)、资源(resources)、环境(environment)和发展(development)不协调(简称PRED问题)。根据历史数据和2020年全面建设小康社会的标准,以金华市为例,利用系统动力学(SD)模型,仿真研究金华市未来政策实施后PRED关系的不同情况。同时指出,对于金华市来说,单方面追求经济的快速发展、以牺牲环境作为代价的方案A和把环境保护作为第一目标、经济慢速发展的方案B都是不可取的,只有人口、资源、环境和发展同时兼顾的方案C才是首选方案。

主成分分析法在地区综合实力评价中的应用

地区综合实力反映一个地区社会经济系统的发展水平。主成分分析法能够在保证原始数据信息损失最小的情况下,以少数的综合变量取代原有的多维变量,使数据结构大为简化,并且客观地确定权数,避免了主观随意性,因而是地区综合实力评价的一种有效方法。通过主成分分析,可以全方位地了解各个地区社会经济系统的发展水平及其差距。

灾害等级的综合评价

灾害等级被用来表示灾害所造成的社会损失大小。主成分分析法能够在保证原始数据信息损失最小的情况下,以少数的综合变量取代原有的多维变量,使数据结构大为简化,并且客观地确定权数,避免了主观随意性,因而是灾害等级综合评价的一种简单易行的有效方法。通过主成分分析,可以为减灾的分区和分级管理提供重要的理论依据。

金华市水资源的丰枯变化特征

金华市属于湿润地区,但水荒问题已经悄然逼近.根据1470～2003年534年的历史和实测资料分析,得出了金华市水资源丰枯变化的频数特征、持续特征、周期特征、响应特征和风险特征,这对金华市社会经济建设具有一定的指导意义.

区域易损性的模糊综合评判

提出用区域易损度来估计区域易损性。区域易损度所涉及的因素很多 ,而它的界线又是不分明的 ,利用模糊综合评判来对其进行研究是一条有效的途径 ,并且计算方法也简单易行。通过模糊综合评判 ,可以全方位地了解各地区的易损程度。

生态环境脆弱度的综合评价

主成分分析法能够在保证原始数据信息损失最小的情况下,以少数的综合变量取代原有的多维变量,使数据结构大为简化,并且客观地确定权数,避免了主观随意性,因而是生态环境脆弱度综合评价的一种简单易行的有效方法。通过主成分分析,可以为生态环境的分区和分级治理提供重要的理论依据。

洪水等级和灾情划分问题

洪水等级是描述一次洪水大小的指标，而洪水灾度是描述一次洪水造成损失大小的指标。这两个指标从理论和应用方面来说都具有许多优点，概念明确，简单易行。

慈溪市海岸变迁与滩涂围垦

根据历史和实测资料研究慈溪市海岸变化过程及其成因，结果表明：1）距今约2500a慈溪全境已形成南丘北海、中部为滨海平原的地貌格局；2）慈溪滩涂属于淤涨型滩涂，自宋代以来已修建11道海塘，新中国成立前海岸线平均每年向外推移25m，之后则达到50～100m；3）慈溪滩涂形成演变的影响因子包括地形约束、河川径流和人类活动等，近代人类活动的作用强度越来越大；4）西三闸附近涨潮潮位增高和庵东滩面淤高、扩大是西三潮沟形成的主要动力因素，其诱因是大规模的人类活动。西三潮沟的整治原则应是“因势利导，围涂治沟”。鉴于目前西三潮沟东西两侧都已完成直堤工程，建议在钱塘江连续丰水年时抛石筑坝，彻底截断西三潮沟。

20世纪长江的3次巨洪

分析了形成２０世纪长江３次巨洪的３个遥相关因子：（１）太阳黑子活动，（２）厄尔尼诺事件，（３）青藏高原南部大震．依据长江巨洪和遥相关因子的基本事实，讨论了长江发生巨洪的统计规律。指出当３个因子的出现时间互相重叠时，长江很可能发生巨洪，这对长江巨洪的超长期预测具有重要的指导作用．

长江、黄淮流域近期特大洪水预警和防洪形势

根据太阳黑子活动和长江、黄淮流域１８４０～１９９４年历史和实测的洪水资料，推断在１９９７年及其前后，长江、黄淮流域很有可能出现一次特大的洪水。同时指出，目前长江、淮河、黄河的防洪形势不容乐观，必须及早采取对策，确保人民生命和财产的安全。

环境质量的灰色聚类评价

灰色聚类评价是环境质量等级研究的一种简单易行的方法。本文利用灰色聚类评价的原理和方法来确定环境质量的等级问题 ,物理意义十分明确 ,避免了建立数学模式和计算综合指数等中间环节。

基于信息扩散理论的地震风险评估

利用基于信息扩散理论的风险评估方法 ,对地震灾害进行了风险分析。该方法简单易行 ,分析结果意义清楚 ,对防灾抗灾具有一定的指导作用。

金华市的水资源核算与绿色利用新思路

计算表明,仅水资源一项自然资源折旧就可使金华市的GDP平均下降5.2%。指出金华市近几年GDP的快速增长是以牺牲资源和环境为代价的,也是水环境负债的一个主要原因。同时指出目前金华市的缺水不是水源型缺水,而是水质型缺水。配合金华市政府建设绿色金华的新构想,提出了金华市水资源绿色利用的新思路:采用绿色GDP;实施绿色政绩;发展绿色工业;推广绿色农业;强化绿色治理;实行绿色水价。