干湿交替过程中原状黄土的胀缩变形特性及裂隙形态演化规律

为定量分析原状黄土的胀缩变形特性及裂隙形态演化规律,从黏黄土、黄土和砂黄土区域选择西安、延安和米脂黄土进行颗粒分析、电镜扫描(SEM)与干湿交替试验,量测干湿过程中试样的轴向、径向变形,利用PCAS软件对裂隙照片进行矢量化处理并提取各项裂隙形态学参数.结果表明:干湿交替过程中三地黄土试样的体胀程度逐渐增大,胀缩变形均以轴向变化为主,尺寸效应及干湿条件是导致及加剧试样变形各向异性的重要条件.三地黄土表面裂隙的裂隙率、总长度、裂隙条数、块区面积及块区长宽比均随干湿交替次数的增加而逐渐增大.随地域由南向北延伸(西安—延安—米脂),黄土细粒含量逐渐减少,粗粒含量逐渐增多,骨架结构由集粒镶嵌排列向粗粒直接接触变化,各项裂隙参数逐渐减小,裂隙网络形态由多边类圆形向规则窄长的四边形变化,裂隙达到稳定状态所需时间缩短.楔体状裂隙由试样边缘向中心呈放射状生长,距边缘一定距离处近垂直向的裂隙开始横向延伸并相互连接,内部贯通成一分界面,导致表层破碎土体剥落.利用Boltzmann生长模型可描述裂隙缓慢发育、快速增长、滞缓发展的三阶段生长过程,为预测裂隙发展趋势提供参考.

城市地下变电站非线性地震反应分析

为研究城市地下变电站结构及其内部电气设备的动力特性及地震反应规律,以西安市快速轨道交通二号线张家堡地下变电站为工程背景,依据黏弹性人工边界理论及有限单元法,建立考虑土体-结构-设备动力相互作用的三维有限元计算模型,首先通过半空间自由场模型验证了地震动输入方法的有效性,继而开展地下变电站系统的模态分析和动力时程分析,得到了该类结构的动力特性及地震响应规律。研究结果表明,结构上覆土体及电气设备在地震作用下产生的惯性力是结构构件应力增长的主要原因,8度罕遇地震作用下地下变电站内电气设备的加速度放大系数明显超出规范要求,需要采取相应保护措施。

地下变电站地震易损性及可恢复性分析

为了合理评估地下变电站的地震易损性及可恢复性,以西安市张家堡地下变电站为工程背景,建立考虑土体-结构-电气设备动力相互作用的三维有限元计算模型。根据结构场地条件选取多组合理的地震动记录,分别以地面峰值加速度和剪力墙塑性位移角作为地震动参数和结构地震需求参数,通过增量动力分析得到结构的易损性曲线,并在此基础上对结构的可恢复性进行分析。研究结果表明,地下变电站在总体上拥有较好的抗震安全性和较为充足的抗震储备,但是当其处于严重破坏状态时,结构的剩余抗震能力不足,导致大震作用下结构的倒塌概率超出规范要求,因此有必要对结构的抗倒塌能力进行加强。

冻融循环对黄土渗透系数各向异性影响的试验研究

为了反映冻融循环作用对原状黄土渗透各向异性及原状、重塑黄土渗透差异的影响,以西安Q3黄土为研究对象,通过三轴固结渗透试验对比分析了冻融前后水平、竖直向原状黄土及重塑黄土的渗透系数随初始含水率、围压、冻融循环次数变化的规律。结果表明:未冻融时各级围压下竖直向原状黄土的渗透系数为2×10^-6~18×10^-6cm·s^-1,水平向原状黄土和重塑黄土的渗透系数为0~4×10^-6cm·s^-1;经历冻融循环后,水平、竖直向原状黄土及重塑黄土的渗透系数与初始含水率的关系曲线分别呈现逐渐上升、抛物线形式与变化平缓的不同特征,而三者的渗透系数均随冻融循环次数的增加呈现数量级增大的趋势;原状黄土的竖直-水平渗透系数比(kv/kh)由冻融前的4.38逐渐减小到0.90,可见冻融循环作用在显著提高黄土渗透性能的同时,可以强烈弱化其各向异性特征。通过建立围压、渗透系数与土体孔隙率的相关关系可知,原状、重塑黄土的孔隙率与围压存在极强的负线性相关性,渗透系数随围压的增大呈典型指数衰减特征,渗透系数与孔隙率具有相似的变化趋势,因此冻融循环过程中土体孔隙率的改变是导致其渗透性质变化的主要原因。

黄土粒度组成对其渗透系数各向异性影响的试验研究

为了研究黄土粒度组成与其渗透系数各向异性之间的关系,从黏黄土、黄土和砂黄土区域纵向选择西安、延安和米脂三地黄土作为研究对象,通过颗粒分析和三轴渗透试验,并结合电镜扫描手段(SEM)得到宏-微观不同尺度下黄土的粒度组成差异和渗透系数各向异性的空间分布特征。基于试验数据的规律性,提出通过粒度分布预测黄土渗透系数的经验公式,并选择4处粒度差异显著的黄土渗透试验数据对该公式进行验证分析。研究结果表明:随地域由南向北延伸(西安-延安-米脂),黄土的细粒质量分数逐渐减少,粗粒质量分数逐渐增多,粒度分布曲线由"双峰"向"单峰"过渡。黄土中竖向尺度较大的缝隙状狭长孔隙与支架孔隙是能够发育成次生管状大孔隙的微观结构基础,不同评价尺度下的孔隙特征与三地黄土竖直向渗透系数大于水平向渗透系数时的试验结果相吻合,且黏粒质量分数越多,其渗透系数越小,纵横向渗透差异越明显。本文提出的黄土渗透系数预测公式具有普适性,可供工程实际参考。

冻融和干湿循环对原状黄土渗透系数的影响

为了反映冻融循环、干湿交替及其耦合作用对原状黄土纵横向渗透系数的影响,以延安Q3黄土为研究对象,对比不同条件下黄土试样的表观结构特征,通过三轴渗透试验得到了渗透系数随循环次数、初始含水率、围压变化的规律,分析了各因素在耦合作用中的影响权重。结果表明:冻融引起的土体骨架结构破坏,与干湿造成的试样表面张拉裂隙均会对黄土体造成不可逆的损伤,冻融、干湿单一条件下土体典型的破坏形式均在耦合条件下有所体现。耦合作用下黄土纵横向渗透系数随循环次数及围压的变化规律与干湿条件下的最为相似,其数值远小于冻融条件下黄土的渗透系数,且只在冻融条件下考虑初始含水率对土体渗透性质的影响。试验规律与回归分析结果均表明,耦合作用中干湿交替起主导作用,冻融循环起促进作用。研究结果以期为黄土地区地质灾害防治与构(建)筑物设计提供参考。

2021年南京稻纵卷叶螟后期大规模发生种群的虫源性质

【目的】21世纪以来,长江三角洲8月下旬-9月上中旬第4代稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis(Guenée)上升成为主害代之一。然而其虫源性质和暴发成灾机制仍不清楚。本研究通过解析2021年南京稻纵卷叶螟后期发生动态和迁飞过程,为该区域稻纵卷叶螟准确测报和科学防控提供理论依据。【方法】基于田间系统赶蛾计数、性诱剂诱捕和雌成虫卵巢解剖数据,结合基于WRF中尺度模式的轨迹分析方法,阐释南京稻纵卷叶螟后期大规模发生的虫源及其大气背景场条件。【结果】2021年8月下旬-9月上中旬长江三角洲出现的大范围、长时间持续稻纵卷叶螟成虫高峰由两个阶段不同性质的虫源组成。8月24日-9月2日以外地迁入为主,虫源主要来自安徽南部、江西北部、湖南北部以及湖北东部;9月3-14日以本地种群外迁为主,主要降落在安徽南部、江西北部、浙江北部、湖南北部及湖北中部。与常年相比,2021年8月下旬西太平洋副热带高压(简称副高)异常偏强,位置偏南,持续控制在长江以南地区,西南气流贯穿湖南、江西、安徽和江苏等地,经向风风速大于常年;盛行下沉气流期间性诱诱捕的虫量占总虫量的87.29%(419/480),表明副高控制下下沉气流为主是稻纵卷叶螟聚集降落的关键因子。【结论】特定气候条件下大规模持续迁入是2021年长江下游第4代大规模发生种群的虫源。

高层建筑地下结构裂缝控制方法及其工程应用

对地下结构进行露天大开挖施工时,如何有效地控制裂缝的产生与发展并达到地下混凝土结构的防渗要求,已经成为高层建筑建设中亟待解决的工程实际问题。本文针对实际中地下结构裂缝产生的特点,结合有关工程裂缝鉴定的意见,提出适用于高层建筑地下结构裂缝控制的"沉降挤密法",并通过实际的工程案例验证其可靠性。