A method of determining nonlinear large strain consolidation parameters of dredged clays

A method of obtaining the large strain consolidation parameters of dredged clays considering the influence of the initial water content is investigated in this study. According to the test results of remolded clays with high initial water contents reported by Hong et al. （2010）, a relationship between the void ratio （e） and effective stress （a3 is established. Furthermore, based on the available permeability data from the literature, a new relationship between the permeability coefficient （k） and the ratio （e/eL） of the void ratio to the void ratio at the liquid limit （eL） is proposed. The new proposed expression considering the initial water content improves the e-k equation established by Nagaraj et al. （1994）. Finally, the influence of the initial void ratio and effective stress on the large strain consolidation coefficient g（e） defined by Gibson et al. （1981） and k/（1 ＋e） in large strain analysis is discussed. The results show that, under a constant effective stress, the value of k/（1 ＋e） increases with the initial void ratio. The large strain consolidation coefficient shows the law of segmentation change, which decreases with the increase of the effective stress when the effective stress is less than the remolded yield stress, but increases rapidly with the effective stress when the effective stress is larger than the remolded yield stress.

疏浚管道粗砂输送特性及最佳流态研究

在疏浚管道输送粗砂砾石等粗大颗粒时,由于粒径构成复杂、浓度和局部阻力波动较大等因素,容易造成输送效率低、淤积堵塞和施工操作困难等问题。为实现粗大颗粒物料的安全高效输送,以中值粒径0.82 mm的粗砂为研究对象,在不同浓度和流速下进行管道输送试验,对粗砂的流态、沿程阻力损失、临界流速和滑移比(输送效率)等特性进行研究,根据疏浚施工要求确定输送时的最佳流态及对应的流速区间,该流态具有不易堵塞、输送稳定性高、输送效率高和磨损较小等优点。泥沙输送特性研究成果及最佳流态确定方法对粗大颗粒的安全、稳定、高效输送具有一定的理论参考和实际应用价值。

城市清淤底泥粒径分级及其污染物分布特征

底泥粒径分级及其污染物分布特征是疏浚底泥资源化过程中重要的背景参数。依据Udden-Wentworth分级标准,文章对某河涌浅层与深层底泥分别进行筛分,研究不同粒径范围底泥的氨氮值、有机质、pH、氧化还原电位、酸可挥发性硫化物、重金属以及硅铝比(Si/Al)等指标,并分析其分布特征。结果表明,浅层底泥主要为粗砂,占41.77%,而深层底泥则主要为细砂(占比为41.24%)与泥(占比为44.05%)。不同底泥的污染物浓度随着粒径减小均有上升的趋势,其中硫化物、重金属与有机质的变化趋势较为一致,而Si/Al在不同粒径中差异显著(0.97~2.61),说明粒径对底泥资源化及高值化利用的途径有明显的影响。

内河航道疏浚施工船舶数量配比优化技术研究

内河的航道疏浚在河流较多的城市中一直是一项重要的工程作业任务,常规船舶配比一般依据施工效率和运输效率之间的比例形成配比,并按照经验添加作业时常、闸门开放时间以及各类突发因素对疏浚作业速度的影响参数。但是在实际工程中,依据经验对设计时确定的船舶配比进行修正一般并不准确,且并不能依据各类工程环境的变化而灵活有效地调整影响参数。通过设计一个仿真模型,模拟船舶在航道上的分布变化与作业进度情况,快速计算出船舶配比和该配比下的最低施工成本,有效解决了由于航道和工程环境多变导致的船舶配比设计估算困难以及总工程成本难以进一步降低的问题。本文着重介绍一种适用于内河航道疏浚施工船舶作业运输过程的船舶配比设计优化技术,为今后类似项目提供参考经验。

吹填土自重沉积固结特性试验研究

利用沉积柱试验研究了浙江海域沉积淤泥的自重沉积固结特性，探讨了泥水混合物初始密度、海水中阳离子类型及其浓度对自重沉积固结特性的影响。试验结果表明：该泥水混合物在50cm高的沉积柱中自重沉积阶段历时约3h，而自重固结阶段约持续到1～2d，自重沉积固结完成后的孔隙比介于2～3之间。泥水混合物的初始密度越大，泥浆自重沉积过程越慢，但固结完成后孔隙比越小。海水中盐溶液浓度越大或阳离子化合价越高，则泥浆沉积越快，固结后孔隙比越小。阳离子价位对该淤泥自重沉积固结特性的影响比溶液浓度更显著一些，在吹填工程实践中可考虑在泥水混合物中添加高价阳离子（如Ca^2＋）来提高自重固结速率和固结后密实度。该淤泥在0～2kPa应力范围的压缩曲线基本上是线性的，其对应的压缩系数约为1．3kPa^-1。

天津滨海吹填泥浆的自重沉降固结特性研究

以天津滨海新区吹填泥浆为研究对象,对初始含水率w_0=200%~2000%的泥浆开展长达100 d的自然沉降模型试验,研究吹填泥浆的自重沉降固结规律与形成土的微观结构特性,据此提出吹填工程设计的控制指标,为吹填工程的设计与施工提供可靠的技术支撑。结果表明,天津吹填泥浆的沉降类型主要是沉积沉降和固结沉降,沉积沉降过程分为絮凝阶段、阻碍沉降阶段、自重固结阶段。含水率临界值(或土的形成含水率)w_0*=400%,且w_0*与液限w_L具有较好的线性关系。初始含水率w_0≤w_0*,发生固结沉降,沉降量可以用一维固结理论计算;w_0>w_0*,发生沉积沉降,沉降量可以用沉积规律计算。土的形成孔隙比e_0*=10.92;沉降稳定时间Tc可用Tc=159(w_0/w_L)^(-1)计算;稳定孔隙比e_c可由分段公式计算,e_c=0.08+5.4(e_0≥13.65),e_c=0.4+1.03(e_0<13.65);絮凝屈服应力P_s=0.3 k Pa,界限孔隙比e_s=6.4。研究还表明,泥浆沉降过程其实是絮凝屈服应力与有效应力相互影响的过程,进而产生不同的沉降特征;吹填形成土在平行于沉降方向为絮凝结构,而垂直沉降方向呈堆叠结构。

铁路斜交桥对河道行洪的影响及对策

一些桥梁受地形和线路的制约,桥位不得不采取与河渠斜交的穿越方式,造成桥墩较大的阻水作用.采用经验公式计算与数值模拟两种方法对某铁路斜交桥的行洪影响进行分析,研究了不同洪水条件下的壅水高度与范围、桥梁一般冲刷与局部冲刷深度、桥梁对行洪断面的阻水比.研究表明:桥梁设计基本满足要求,建桥后河势变化不大,但行洪断面的阻水比偏大.拟建桥采用与既有桥对孔布置,可以减小双桥对行洪的阻滞影响.提出了疏浚开挖边滩来补偿工程占用河槽行洪面积,经计算分析该方案,可以有效减小阻水比与壅水高度,减轻工程局部冲刷,有利于区域行洪安全.

疏浚淤泥流动固化处理与流动性试验研究

疏浚淤泥由于含水率高、强度低、渗透性低等特性,在工程上难以直接利用而往往作废弃处理,造成了资源的浪费和土地的占用。针对我国疏浚施工的特点,基于传统固化方法,提出了将高含水率疏浚淤泥进行流动固化处理,并进行了流动性试验研究。结果表明,固化淤泥拌合物的流动值与初始含水率及固化材料掺量之间均具有良好的线性关系,初始含水率2.5wL是能否进行流动固化处理的临界值。基于影响流动性的两个重要因素,即初始含水率和固化材料掺量,提出了广义水灰比的概念,建立了流动值的预测方法,并对预测公式进行了验证。

太湖与白马湖疏浚淤泥的触变特性研究

利用研制的微型十字板剪切仪对重塑后静置一定时间的太湖与白马湖两种疏浚淤泥进行了强度测试,对两种疏浚淤泥的触变特性进行了研究与比较。研究结果表明,两种疏浚淤泥重塑后最初始时间内触变强度的增长最快,随时间增长触变强度的增长变慢,448d时触变强度随时间的增长趋于稳定。含水率为液限时白马湖疏浚淤泥的触变强度高于太湖疏浚淤泥。触变强度比率与触变强度的变化趋势类似。含水率越小疏浚淤泥触变性越大。含水率为液限时两种疏浚淤泥的触变强度比率与London和Detroit淤泥接近,小于Beauharnois和Shellhave淤泥,大于Horten淤泥。448d时除Beauharnois淤泥外,其他淤泥的触变强度比率均保持相对稳定。根据定义两种疏浚淤泥均为低灵敏性黏土。

黄河下游挖河减淤效果影响因素的试验研究

作者首先对挖槽减淤效果进行了定义 ,并根据分析 ,挖槽效果的影响因素主要包括挖槽尺度和水沙条件等两个方面 ,从概化模型的试验结果可以看出 ,当挖槽断面的河相关系B/H处于 5～ 8之间、挖槽长度约为10km时 ,黄河下游弯曲河段的疏浚挖槽减淤效果相对较好 ;对于一定的挖槽尺寸而言 ,挖槽减淤效果随来沙系数的增加而迅速减小 ,当来沙系数小于 0 0 2 5时 ,挖槽效果比较明显 ,当来沙系数大于 0 0 5时 ,挖槽效果基本消失。此外 ,在概化试验的基础上 ,提出了挖槽溯源冲刷长度等参数的经验公式 ,并结合理论分析 。

生石灰处理高含水率疏浚淤泥的含水率变化规律研究

通过大量的室内试验,研究了高含水率疏浚淤泥添加生石灰拌和而成的松散土的含水率变化规律。导入含水率降低率的概念,得出处理土含水率降低率随掺灰比的变化与原泥初始含水率无关,含水率降低率随着掺灰比的增加而线性增加的变化规律。根据得出的含水率变化规律,提出了处理土含水率的简单实用的预测方法。利用已有文献的试验数据验证了所提出的处理土含水率的变化规律和预测方法的有效性。

吹填淤泥土的固结特性研究

介绍了大型围海吹填造陆工程中,采用堆载预压与真空堆载联合预压法加固处理吹填淤泥与原状淤泥的工程实例。对该工程B2场地吹填淤泥落淤与软基处理前后物理力学性质、吹填淤泥与原状淤泥的压缩变形、孔压与真空度测试结果进行分析。结果表明:吹填淤泥经晾晒与自重固结作用,物理性质得到大大改善,表层0～1m平均含水量与孔隙比明显小于下层土,且沿深度发生变化;吹填淤泥经预压法处理后,加固效果明显优于原状淤泥,除强度外,两者物理力学性质十分接近,土层压缩比高达33.2%,为相邻原状淤泥的1.6～1.8倍;真空预压荷载下吹填淤泥孔压消散速率慢于原状淤泥,真空度沿淤泥层传递效果较好,加固效果十分明显。

长江口12.5 m深水航道运行初期的疏浚效益评价

构建疏浚货运比、疏浚单方经济效益2个相对指标,同时结合疏浚土的综合利用,评价长江口12.5 m深水航道运行初期的疏浚效益。结果表明:2011—2015年长江口深水航道疏浚货运比趋于下降,已由运行首年的1 083 m^3/万t降至2015年的765 m^3/万t,降幅近30%。近5年来,深水航道疏浚单方经济效益增加明显,2015年已达到142元/m^3,远高于目前国内疏浚费用单价。同时,用于滩涂围垦的航道疏浚土数量相当可观,有利于控制疏浚和造地成本,实现提高长江口疏浚土利用率和增加上海市土地资源战略储备量的双赢局面。当前长江口12.5 m深水航道已进入全面发挥效益的稳定运行阶段。

吹填泥浆絮凝沉降规律研究

以温州洞头吹填泥浆为研究对象,利用沉降柱试验,考察吹填泥浆的絮凝沉积规律。结果表明,CPAM的加入显著提高了泥浆的沉降速率,可有效提高泥水分离速率,并使上覆水澄清,一定程度上可增加沉积土的密度、降低沉积土的孔隙比;同时,根据吹填泥浆的絮凝沉积规律,提出以CPAM作为絮凝剂处理吹填泥浆的絮凝沉积模式,将其分为絮凝沉降、快速沉降、慢速沉降、稳定四个阶段。

通州沙河段西水道航道疏浚尺度选择研究

通州沙河道分为东西两水道,是长江下游典型的分汊河道。东水道岸线资源利用几近饱和,拟通过疏浚等工程措施开发西水道以增加深水岸线资源,需研究西水道疏浚尺度。首先计算原工程方案实施前后河道分流比;其次,研究在西水道布置单向航道的可行性,计算不同单、双向航道尺度对于西水道河槽容积和分流比的影响。研究结果表明:原工程航宽356 m方案对东水道分流比减幅较大;在工程河段布置单向航道办法可行,航宽180 m时东水道分流比减少0.5%以内,可以较好地平衡西水道开发和东水道保护的矛盾。

吹填淤泥落淤渗透压缩非线性关系分析

沿海地区围海造陆吹填淤泥吹填后落淤阶段渗透压缩特性的认识,对其自重固结性状预测及后续软基处理设计具有重要意义。由于吹填淤泥吹填初期呈泥浆状,取样试验存在诸多困难,现有渗透固结试验仪测定其渗透压缩参数周期长、成本高,因此对超软土渗透压缩特性的研究工作还非常有限。本文在总结淤泥渗透压缩非线性关系及渗透系数与物理性质之间经验关系的基础上,提出了一种吹填淤泥落淤渗透压缩非线性关系分析方法,并将其应用于围海造陆工程。结果表明:落淤过程中吹填淤泥渗透系数及自重应力与孔隙比呈现较好的指数函数关系。该方法具有使用简洁方便、准确性高等优点,为吹填土落淤过程自重固结性状数值分析提供了理论依据。

濛河拓浚工程对淮河王临河段河势影响研究

王临河段地处淮河上游山区向中游平原的过渡区域,支流入汇众多,行蓄洪区运用频繁,是当前淮河最复杂、防洪关注度最高的河段。拟开展的濛河拓浚等规划治理工程,将显著改变该河段的主槽规模及主支汊分流比,进而可能对河势稳定产生影响。采用非恒定流河网水沙数学模型,预估了工程前后的河床演变趋势,分析了冲淤调整后沿程水位及两汊分流比的变化情况。结果表明:王临河段现状处于缓慢淤积状态,规划方案实施后河道整体淤积量会稍有增加,沿程冲淤分布也有所调整。在30 a水沙系列条件下,治理工程的效果能够长期维持,且濛河分流比也未出现进一步扩大,没有主支汊易位的风险。研究成果可为工程的兴建提供科学依据,对淮河同类工程有一定借鉴意义。

山东黄河挖河试验河段冲淤演变分析

本文分析了山东黄河挖河启动工程实施一年来的河道冲淤演变 ,在水沙条件接近 90年代平均的情况下 ,挖河河段年回淤量占挖沙总量的 5 4 8% ,挖沙减淤比为 1∶0 7左右。对其以上河段也有减淤作用。另外挖槽有吸引流势的作用 ,但没有改变洪水河势。从年内冲淤变化分析 ,挖河河段仍遵循弯曲性河道中过渡段河道洪淤枯冲的冲淤演变规律 ,但挖河使通水初期淤积发展加快 ,相对于不挖河时挖河河段淤积量增多。随着挖河河段回淤及出口以下河段的冲刷 ,挖河河段由淤积平衡转向冲刷 ,非汛期挖河河槽冲刷量较非挖河河段多。根据国内外挖槽回淤率分析 ,优化挖槽深度 。

疏浚泥浆排放对渔业生产的影响及其对策研究 Ⅰ对养殖鱼类生长、饲料转化率和池塘鱼产量的影响

本文报道了河道疏浚泥浆排放对养殖鱼类生长、饲料转化率和池塘鱼产量影响的研究结果。室内试验结果表明，当水中泥浆达到一定浓度后，鱼的生长率和饲料转化率均随浓度的升高而下降，但鱼的种类不同，对泥浆水的耐受能力也不相同，其中白鲢鱼种（平均体重0．8079）生长受影响的浓度最低，为0．144g／l，鲫鱼种（平均9．889g）次之（0．256g／l），草鱼种（平均1．373g）最高（0．448g／l），这除与鱼种的规格有关外，还与不同种类的生活习性和食性有关。同一浓度条件下，小规格鱼苗的成活率较同种较大规格鱼苗为低。当泥浆浓度较低时，泥浆的添加频率不会明显降低鱼的生长速度和饲料转化率，但当泥浆量增加到一定值时，则添加频率越高，对鱼的影响越大。参考室内的试验结果，通过池塘对比饲养试验，比较、分析了不同泥浆添加量条件下各试验组鱼的群体生长率和鱼产量的差异，提出了施工期间指导养殖生产的科学措施与方法。

长江口深水航道养护疏浚效益测算

利用疏浚货运比和疏浚单方经济效益2个相对指标,并结合航道疏浚土吹填造陆情况,测算2016年长江口深水航道养护疏浚效益及其与"十二五"期的差异。结果表明,2016年长江口深水航道疏浚货运比下降至630m3/万t,总体比"十二五"期平均值降幅约38%。同年,深水航道养护产生的疏浚单方经济效益达到182. 3元/m3,约为目前国内疏浚费用单价的9倍,较"十二五"期增加35%,创近6年新高。经测算,2016年全年累计约3 500万m3的航道疏浚土吹填至横沙东滩七期、八期圈围区,航道疏浚土利用率显著提高至近60%,现阶段可直接减少深水航道维护成本4～5元/m3,取得了良好的综合效益。2016年,长江口深水航道产生的养护疏浚效益整体好于"十二五"期平均水平,实现了"十三五"良好开局。