电动土工塑料排水板修复重金属污染高岭土试验研究

针对重金属锌和镉污染的低渗透性高岭土,采用电动土工塑料排水板(EKG)作为电极材料,通过自制模型试验装置研究了电动修复中电势梯度、通电时间、含水率对重金属去除率的影响,确定电动修复的最优试验条件。在最优试验条件下,开展了电极材料、电势梯度对不同种类重金属去除效果影响的试验研究。结果表明:随着修复时间的增长,阳极处重金属污染物逐渐减少,阴极处重金属污染物富集逐渐增加;试验条件相同情况下,重金属污染物Cd的除去率明显高于Zn;电势梯度越大,重金属Zn离子的去除率越高;电动土工塑料排水板作为电极的电动修复重金属污染土的效果要优于石墨电极。研究有助于揭示电动修复重金属污染土的效果和机理,为电动生态环境修复技术的应用提供技术支持。

细粗粒覆盖层对膨胀土边坡防渗效果数值研究

为了研究由一层细粒土层下覆一层粗粒土层组成的毛细阻滞护坡结构对膨胀土边坡防渗效果的影响,采用初应变法将膨胀土中湿度应力以类似温度应力场的形式施加到土体上,通过数值软件实现对膨胀土边坡吸湿膨胀的数值模拟,将等效塑性应变完全贯通作为边坡稳定性的判别准则。数值模拟结果表明:毛细阻滞护坡结构层形成强透水层,能有效防止降雨入渗,达到较好的护坡效果;0.5 m厚细粒土层+0.2 m厚粗粒土层组成的毛细阻滞结构护坡效果与1.5 m水泥改性土护坡结构相当。毛细阻滞生态护坡结构对膨胀土边坡有较好的护坡效果。研究成果可以为相关膨胀土边坡防护提供理论和设计依据。

剑麻纤维改良MgO-GGBS碳化粉质黏土物理力学性质与微观机制

为解决传统固化剂——水泥的能耗高和环境污染大等问题,本研究采用MgO-粒化高炉矿渣(GGBS)碳化加固粉质黏土,采用剑麻纤维改善固化土的抗裂性,探讨了纤维掺量和纤维长度对碳化改良土物理和力学性质的影响。结果表明:在相同纤维长度下,随纤维掺量增加,MgO-GGBS碳化固化土样的体积增长率、含水率和内摩擦角增加,而黏聚力先增加后减小,无侧限抗压强度先增大后减小最终趋于稳定,黏聚力和强度的峰值出现在0.4%纤维掺量处。在相同纤维掺量下,随纤维长度增大,MgO-GGBS碳化固化土样的体积增长率先减小后增大,在长度10 mm时达到最小;含水率几乎不变;强度先增加后趋于稳定,在长度5~10 mm时提升显著;破坏应变增加,但几乎不受纤维掺量影响;碳化含纤维土样的黏聚力与内摩擦角先增加后减小,并在长度10 mm时达到最大。基于试验结果,提出了剑麻纤维改良MgO-GGBS碳化土加固的机理概念图,揭示了碳化土体基于纤维交织作用、固定作用和填充作用的改良机制。用MgO-GGBS-剑麻纤维等低碳材料代替水泥能显著提高碳化固化粉质黏土体的处理效果和抗裂性能。研究成果将对促进工业固废GGBS和农业废弃纤维在加固软弱地基土中的应用提供理论指导,对岩土工程“双碳”目标实现具有重要意义。

干湿循环作用下聚合物改性膨润土渗透特性研究

由于温度和降雨的季节性变化,填埋场覆盖层中的膨润土防渗材料会受到干湿循环作用,导致膨润土的防渗性能减弱甚至失效。本文采用自主研发的聚合物改性膨润土进行干湿循环作用下的渗透试验和一维膨胀试验,研究了聚合物改性膨润土的耐干湿循环性能;并结合XRD、离子浓度分析等微观测试方法分析了聚合物改性膨润土的改性机理和膨润土特性随干湿循环的变化机理。结果表明:聚合物改性膨润土在CaCl_(2)盐溶液中经历5次干湿循环后,渗透系数仅升高1个数量级,且比钠化钙基膨润土在经历相同循环次数后的渗透系数低5个数量级,证明了本文聚合物改性膨润土具有良好的耐干湿循环性能;钠化钙基膨润土在第6次干湿循环时几乎完全丧失了膨胀能力,而聚合物改性膨润土表现出显著更高的膨胀能力,因此可愈合干燥阶段形成的裂缝;聚合物改性膨润土的改性机理是聚合物对蒙脱石晶层进行插层与接枝、堵塞膨润土粒间孔隙。

水平排水板真空脱水-固化联合方法处理疏浚淤泥的试验研究

疏浚淤泥的含水率高、渗透性低、压缩性高、承载力低,难以快速高效地处理和处置。对此,介绍了一种复合方法,即基于水平排水板的真空脱水-固化联合方法,简称PHDVDS,并通过模型试验研究了PHDVDS方法处理高含水率疏浚淤泥的脱水减量效果和加固效果。模型试验分别采用石灰激发高炉矿渣微粉和水泥为固化剂,并与单一真空脱水方法(无固化剂)和直接固化方法(无真空脱水,以水泥为固化剂)的处理效果进行了对比。在模型试验真空脱水阶段,监测了真空脱水量和淤泥体积变化,即减量效果;在真空脱水结束后,取固化土样进行养护并测试了不同养护龄期土样的无侧限抗压强度,并结合固化土微观结构(XRD、SEM和MIP试验)分析了PHDVDS方法的作用机理。结果表明,与单一真空脱水法和直接固化法相比,PHDVDS方法的脱水减量效果和加固效果均更加优越。仅2d真空脱水后,PHDVDS比单一真空脱水法的减量效果提高了7%~43%;其固化土样60d无侧限抗压强度比直接固化法增大了6~54倍。

引江济淮工程膨胀土渠坡失稳机理及加固效果分析

膨胀土是一种吸水膨胀软化、失水收缩干裂的特殊土,工程界常称之为灾害性土,处理膨胀土渠坡是引江济淮工程的主要技术问题之一。对引江济淮工程典型段膨胀土渠坡的失稳机理及原因进行了分析,通过设置观察窗对渠坡的裂隙进行了观测,采用水泥改性土换填、钢筋锚杆和GFRP筋锚杆技术对渠坡进行加固处理,介绍了水泥土换填、渠坡锚杆加固设计方案和施工专项技术,利用应力计监测了在注水期和水位稳定期情况下两种锚杆的应力变化,并采用自动化监测系统对加固后的渠道边坡变形进行了现场监测。监测结果表明:钢筋锚杆加固边坡位移最大为12.07 mm,GFRP锚杆位移为4.64 mm;锚杆应力在注水期逐渐增大,在水位稳定期趋于稳定,在降水期逐渐降低;渠底和渠坡深层岩土体位移发展都很小,说明渠坡加固效果良好,无明显滑动面产生。

基于滑移线场理论的地震作用下土质边坡稳定性分析

在土质边坡稳定性分析中,滑裂面的确定至关重要,而当前普遍采用的圆弧滑动面法会产生较大误差。采用滑移线场理论确定滑裂面,并结合动力有限单元法,提出了一种地震作用下土质边坡稳定性的分析方法。首先求出地震作用下土坡的应力场,运用滑移线场法搜索得到不同时刻土坡的临界滑移线,然后再根据临界滑移线上的应力分布求出对应于该滑移线的安全系数,以最小平均安全系数作为评价指标,实现地震作用下土质边坡的稳定性分析,最后结合工程实例,求得不同时刻的土坡临界滑移线及其对应的安全系数,并对该土坡的动力抗震稳定性进行了评价。分析表明:安全系数小于1.2的滑移线共同构成了地震作用下土坡的剪切带,与土坡的塑性区吻合,验证了文中分析方法的合理性。

水平和竖向地震作用下顺层岩质边坡动力可靠性分析

由于传统顺层岩质边坡地震可靠性分析往往是基于拟静力法,忽略了地震的动力特性,而基于数值模拟软件的地震时程分析法虽能考虑地震的动态性,却相对费时费力,该文同时考虑了地震的动力特性和强度参数随机性,提出顺层岩质边坡动力可靠性分析方法。运用Wilson-θ法和Matlab/Simulink工具建立了顺层岩质边坡地震响应简化计算方法。根据响应结果,运用Monte Carlo法计算了边坡的动力可靠度,并提出采用整体最小平均可靠度来评价边坡的地震整体可靠性。在此基础上,进一步分析了水平和竖向地震作用的叠加模式对顺层岩质边坡可靠性的影响。算例分析表明,提出的地震响应简化计算方法具有较高的计算精度和效率。该文可靠度分析方法低估了边坡的地震可靠性。与水平地震作用相比,竖向地震作用对顺层岩质边坡可靠性的影响也很明显。常用的水平和竖向地震作用的峰值叠加模式并不能充分地体现出双向地震的最大作用叠加效果,而采用双向地震的最大作用叠加模式更偏于工程安全。

基于振型叠加法的顺层边坡非平稳随机地震响应及动力可靠度分析

为研究非平稳随机地震激励下顺层岩质边坡的动力可靠性问题,采用振型叠加法和虚拟激励法,建立含多层软弱结构面的顺层岩质边坡非平稳随机地震响应的快速算法,根据响应结果,采用首次穿越破坏准则,进一步推导出非平稳地震下顺层岩质边坡动力可靠度计算的解析表达式。在此基础上,通过MATLAB软件平台编写相应的程序以实现计算数据和结果图形的快速输出。算例分析表明:顺层边坡地震响应随时间和频率同时变化,具有明显的非平稳特性;随着边坡岩块高程的增加,其位移响应的离散程度会增大,而其对应结构面上剪切力和法向力响应的离散程度会减小,且法向力响应的离散程度更小;地震过程非平稳随机性会降低顺层岩质边坡的可靠程度,建立的可靠度计算方法能更真实地反映边坡的实际情况,更偏于工程安全。

岩石边坡随机地震响应及动力可靠度分析

地震动是个动态随机过程,而传统岩石边坡地震可靠性分析往往基于拟静力法,忽略了地震的随机性。现有基于数值分析软件的地震响应功率谱法虽可考虑地震随机特征,却相对费时费力。提出一种岩石边坡随机地震响应及动力可靠度分析方法。首先,运用虚拟激励法建立了岩石边坡随机地震响应的快速计算方法。根据响应计算结果,基于首次穿越破坏准则建立了岩石边坡动力可靠度计算方法。算例分析表明,本文随机地震响应快速计算方法简便可行,且具有较高的计算精度。本文动力可靠度计算方法低估了边坡的地震可靠性,能更真实地反映边坡在地震中的实际安全情况。地震作用下边坡可靠性受地震设防烈度、场地类别和地震时间的影响。而对于传统拟静力法,地震力仅根据设防烈度确定。因此,当对于不同的场地类别和地震时间时,本文动力可靠度计算法将更具优越性。

考虑非等温环境下污染物在黏土中的运移解析模型

利用广义积分变换法推导了非等温条件下污染物在压实黏土衬垫中的运移解析解。所提出的解析解考虑了分子扩散、对流、吸附和热扩散的耦合效应,并考虑了压实黏土的渗透系数、分布系数和有效扩散系数3个参数随温度的变化。通过与热扩散试验结果、已有的解析解和基于COMSOL软件的数值模型的对比,验证了所提出的解析解。利用经过验证的解析解,研究了非等温环境以及压实黏土的渗透系数、有效扩散系数和分布系数3个参数随温度的变化对甲苯在压实黏土衬垫系统中迁移的影响。结果表明,非等温环境以及压实黏土的渗透系数、有效扩散系数和分布系数随温度的变化均对甲苯在压实黏土衬垫中迁移有着显著的影响。不考虑非等温环境的影响将极大低估污染物的溢出量和污染物的击穿时间。既有解析解忽略压实黏土的渗透系数和有效扩散系数随温度的变化会极大低估甲苯的流出速率,而忽略压实黏土分布系数随温度的变化会极大高估甲苯击穿衬垫系统的时间和达到稳态的时间。所提出的解析解能够考虑热扩散作用,同时考虑了压实黏土的渗透系数、分布系数和有效扩散系数3个参数随温度的变化,较既有解析解更贴近工程实际,能够为压实黏土衬垫系统的设计和服役性能评价提供指导和借鉴。

地震作用下顺层岩质边坡动力可靠度

针对地震的动力特性以及岩体强度参数的随机性,提出计算地震作用下顺层岩质边坡动力可靠度时程的方法,并提出以最小平均安全系数和平均大失效概率作为联合评价指标来评价顺层边坡的整体稳定性。首先,建立了顺层岩质边坡地震响应的分析模型,根据得到的岩体应力地震响应求出了顺层岩质边坡的动力安全系数时程曲线;建立了顺层岩质边坡极限状态方程,并运用JC法求出了边坡的失效概率时程曲线。最后,求出了顺层岩质边坡的最小平均安全系数和平均大失效概率。算例分析表明,与传统方法相比,采用最小平均安全系数和平均大失效概率来作为评价顺层岩质边坡稳定性的综合指标,能更安全地评价边坡的稳定性。

饱和软土大应变自重固结非线性分析

饱和软土的自重固结涉及许多复杂的非线性问题,而现有分析方法一般基于线性假设,将固结控制方程简化,在沉降变形较大的情况下并不合理。基于Gibson大变形固结方程,推导在单面排水和双面排水条件下的边界条件,综合考虑饱和软土的自重特性与非线性压缩、渗透关系,采用稳定性较好的Crank-Nicolson型差分格式离散并求解非线性控制方程,并从孔隙比、沉降、孔隙水流速3个方面将数值解与CS2固结数值模型进行对比验证。结合工程实例,研究土层不同初始厚度和初始孔隙比对自重固结的影响。结果表明:初始厚度与初始孔隙比较大土层最终沉降也较大。与传统方法相比,该方法所得出的数值解精度较高,实现了高度非线性固结方程的快速求解,其成果更能广泛运用于实际工程的分析之中。

污染泥堆场处置中自重固结与污染物迁移的耦合分析

基于一维固结方程和对流-弥散方程,提出了一种用于污染泥堆场处置中自重固结与污染物迁移耦合问题的求解方法,其中,自重固结方程由解析解直接求解,污染物迁移方程由显示差分法求解。在自重固结方面,新方法可考虑线性的压缩关系和渗透关系;在污染物迁移方面,新方法能够考虑对流、扩散、机械弥散、线性和非线性吸附以及孔隙率相依的有效扩散系数。新方法与CST1数值模型进行了对比,验证了新方法的正确性。基于所提出的解,分析了固结效应、压缩系数、渗透系数和污染物初始分布形式对污染物在淤泥中迁移过程的影响。计算结果表明:固结效应、压缩性、渗透性和污染物的初始分布形式对污染物的迁移过程有着显著的影响;固结效应能显著地加速污染物的流出;土体的压缩系数越大其污染物累计流出质量越大;土体的渗透系数越大其污染物累计流出质量越大;污染物的初始分布形式对污染物的流出速率影响较大。

基于最大熵原理的顺层边坡地震模糊可靠度分析

考虑地震作用和边坡失稳的模糊性,运用最大熵方法对顺层岩质边坡的地震模糊可靠度进行计算;采用拟静力法,将地震荷载简化成水平方向和竖直方向的惯性力,考虑顺层岩质边坡极限状态的模糊性,建立顺层岩质边坡的模糊极限状态方程;运用最大熵原理,通过数据样本估计出最接近真实情况的概率密度分布,充分利用随机变量的高阶矩信息,推导地震作用下顺层岩质边坡的模糊失效概率的表达式;结合工程实例,通过计算,得出模糊失效概率。计算结果表明:该方法收敛速度快,计算效率高,更加符合工程实际,能广泛运用于实际工程中的模糊可靠性分析。

污染底泥原位覆盖中可降解有机污染物扩散解析解

运用分离变量法,推导出了针对三层介质体系的底泥水下原位覆盖可降解有机污染物扩散解析解,该三层介质体系由上至下包括覆盖层、污染底泥和洁净底泥.运用既有的污染底泥覆盖室内试验以及已被广泛验证的CST3数值模型对所提解析解进行了验证.基于所提出的解析解,分析了覆盖层厚度、污染底泥厚度、洁净底泥厚度和污染物降解速率等参数对萘扩散过程的影响.计算结果表明:在100 a时,不施加覆盖层情况下累计萘流出质量为施加1 m厚砂质覆盖层情况下的近9倍;污染底泥越厚,则萘流出覆盖层上边界的速率越快;洁净底泥越厚,底边界条件对萘迁移的影响就越小;降解对萘迁移影响显著,不考虑降解时萘的最大流出速率为萘半衰期10 a时的3倍.

背河坑塘水力条件对河道边坡稳定性的影响

靠近渠堤的坑塘是影响和危害河渠工程安全的严重隐患之一。以引江济淮工程中涉及坑塘和膨胀土的某一河道为例,运用GeoStudio软件建立了耦合渗流和稳定性分析的河道边坡计算模型,并对该边坡提出了相应的支护方案,分析了边坡支护前后的抗滑稳定性,并研究了填塘范围、坑塘水深及土体渗透性对边坡渗流和稳定性的影响。研究结果表明:按支护方案进行支护后,各种工况下的渠道边坡稳定性均满足规范要求;填塘处理能够显著降低坑塘渗流在坡面的出溢点高程、减小渗漏单宽流量,进而提升河道边坡的稳定性;不同河道水位工况下,坑塘水深对坑塘水分在边坡内渗流和边坡稳定性的影响均较小;膨胀土渗透系数越低,坑塘渗流在坡面的出溢点高程越低,渗漏单宽流量也越低,安全系数越高,膨胀土渗透性对坑塘水分在边坡内渗流和边坡稳定性的影响均十分显著。研究成果可为类似河道边坡的支护设计、填塘处理提供参考和借鉴。

绿色建筑设计思路在设计中的应用

改革开放以来,现代建筑广受大众喜爱。因为建筑是一项耗能的工作,它对环境会带来较大的污染,所以在建筑设计中提倡绿色,以此改善生活环境与居住水平,减小资源负荷。从资源储备来看:很多资源都是不可再生的,而对资源枯竭,人类能做的是节省资源,利用可持续发展要求,从小事着手,充分利用可再生资源,减小施工对周边环境的不利影响,从而让绿色建筑设计发挥更大的效益。论述了绿色建筑设训一的内容及原则,分析了影响绿色建筑设训一的主要因素,从结构体系、顶部设训一、空间组织等方而,阐述了绿色建筑设训一思路在建筑设训一中的应用,从而创造出实用、舒适、健康的人居环境。

润滑脂滚筒安定性影响因素的考察

润滑脂在使用过程中会受到剪切作用,经过一段时间后润滑脂中稠化剂结构会发生断裂、分离、重组、恢复等变化,从而使润滑脂的稠度发生改变m.将润滑脂受机械剪切后,产生稠度变化的性能称为机械安定性,一般用机械作用前后锥入度（在规定的负荷、时间和温度下锥体落入润滑脂的深度,衡量润滑脂的软硬程度）的差值来表征.

植物修复土壤重金属污染技术研究进展

在工业化迅猛发展的现代,土壤重金属的污染已经对环境和粮食安全构成严重威胁。现有物理、化学和生物技术可用于修复受金属污染的土壤,其中生物修复中的植物修复被认为是一种经济有效的方法。植物修复是利用植物对污染物的吸收提取富集转化等一系列的做用降低环境中该污染物的浓度和毒性作用。这是一项相对较新的技术,被认为是具有成本效益、效率高、新颖、环保和太阳能驱动的技术,公众接受度高。植物修复是当前研究的热点之一。例如化学辅助植物提取和微生物辅助植物修复技术也可大规模用于净化受污染的土壤,在基因工程领域还需进一步研究以提高转基因植物的修复能力,并对植物修复技术的机制和有效性加以研究,帮助促进该技术的发展。