基于自蓄水理论的低渗土壤城市内涝问题研究

针对常规透水铺装难以解决海淤城市内涝问题,通过研制一体成型空腔蓄水-渗透装置,提出了一种消除低渗土壤地区内涝问题的自蓄水理论。对蓄水渗透装置进行了蓄水渗透能力和地基承载力试验研究。研究结果表明,与常规透水铺装相比,蓄水渗透装置在4 cm/h模拟雨强下4 h未产生地表径流,24 h内雨水入渗情况良好;对比天然地基,蓄水渗透装置能够提升地基承载力约40%,具有加固地基土的作用。

盐城候鸟栖息地岸线变化特征及其对候鸟栖息地影响

近年来,黄(渤)海候鸟栖息地侵蚀严重,岸线分布变化迅速,这对海岸带生态与经济带来了挑战。本文基于2013—2022年8期Sentinel-2及Landsat 8多源卫星遥感影像,利用人机交互方法解译提取候鸟栖息地岸线,通过ArcGIS平台数字岸线分析系统(Digital Shoreline Analysis System,DSAS)将岸线数字化,计算得到年际与年内岸线变迁时空分布,并探讨了蚀淤变化的成因及影响。结果表明:2014—2022年候鸟栖息地侵蚀特征由原先的侵蚀范围广但侵蚀速率小,转变为侵蚀范围集中且侵蚀速率大幅增加,侵蚀危害严重加剧。侵蚀集中在春季及夏季。研究区域岸线变迁受到多种因素的综合影响,包括泥沙来源、近岸海流、沿岸地物类型、人工建筑及风暴潮等。明确近年候鸟栖息地重点侵蚀岸段动态变化并分析其成因,对当地海岸带的生态经济保护及管理具有重要意义。

伶仃洋大桥东锚碇筑岛围堰冲刷试验研究

深中通道伶仃洋大桥为主跨1666 m的三跨钢箱梁悬索桥,其东锚碇为海中重力式锚碇,采用水中筑岛+地连墙支护的施工工艺,筑岛结构为“锁口钢管桩+工字型板桩+平行钢丝索”组合式围堰结构,筑岛直径150 m,由于筑岛面积较大且施工区域台风频发等特点,受海域水动力的影响局部会发生严重的冲刷和淤积,产生施工风险。通过多工况冲刷模型对比试验和有限元计算,结果表明:回填砂能够有效减小河床的冲刷,回填碎石的起动流速大于平均流速0.6 m/s下的围堰局部最大流速0.91 m/s,不易受水流力的影响;同时先施工上、下游侧,再施工顺水流两侧的施工顺序能够将大部冲刷面积限制在筑岛围堰外侧,能够有效地保障围堰内抛填质量,成岛后在外围施工20 m膜袋砂的防护结构作为抗台储备时,防护外的实际冲刷深度控制在5 m左右,围堰结构稳定、防护结构形式安全可靠。

循环荷载下海砂复合固化淤泥动弹性模量与阻尼比研究

为了探究不同海砂掺量和振动频率对海砂复合固化淤泥动应力-动应变(σ_(d)-ε_(d))关系、动弹性模量及阻尼比的影响,以海砂复合固化淤泥为研究对象,利用GDS动三轴仪在不同频率下进行分级加卸载试验。试验结果表明:动应力较小时,σ_(d)-ε_(d)曲线呈线性关系,逐级增大动应力,动应变增长迅速直至破坏;同一频率下,应力-应变曲线随海砂掺量的增加先上升后下移,掺量为15%的固化淤泥曲线位于最上方;同一海砂掺量,高频下的动变形小于低频、动强度高于低频;不同海砂掺量、不同频率下固化淤泥动弹性模量E_(d)均随动应力σ_(d)的增大而先增大后减小,阻尼比λ随动应力σ_(d)的增大先略有减小后逐渐增大;滞回耗能ΔW随动应力σ_(d)的增加呈现出非线性增大的趋势,相同动应力下对应的滞回耗能ΔW随频率的增加而减小;增大频率和掺入适量海砂可以提高固化淤泥的动弹性模量,有效降低固化淤泥的阻尼比。研究成果可供探讨海砂复合固化淤泥的动力特性和设计提供试验和理论参考。

深中通道大型海域地下互通设计关键技术

基于我国首个大型海域地下互通——深中通道机场互通立交工程设计实践,针对该工程互通枢纽选型、桥隧转换、施工作业、运营保障、复杂水文地质及周边环境制约等技术难题,对设计关键技术进行研究分析。结果表明:1)采用布设于海底的大型地下互通立交方案,有效解决复杂条件下机场枢纽互通交通转换需求。2)采用“一体两翼”人工岛及双排钢板桩短围堰方案,有效解决大型海域地下互通立交桥隧转换、陆域作业及运营保障需求。3)提出冲孔灌注桩+引孔换填黏土高喷桩围护结构方案,有效解决复杂海相淤泥抛石填砂层基坑施工及止水难题。4)提出锁扣钢管桩一体式围护方案,有效解决人工岛筑岛及基坑开挖工序下沿江高速桥墩保护难题。5)采用双排烟竖井方案,有效解决复杂海域环境下匝道隧道纵向贯通排烟道设置难题。

三种固体废弃物综合利用的研究

文章从环境建设的可持续发展出发 ,结合天津开发区在基础设施及园林绿化建设中面临土源紧缺的现实 ,将周边地区大量存在的海湾泥、粉煤灰、碱渣土等废弃物配制成一种新型种植基质以代替农田客土 ,并对其理化性质和对植物的适宜性进行了详细的试验研究。实验及推广结果表明海湾泥与碱渣土或粉煤灰按 3∶1比例混合最适宜 ,同时该配比基质在土壤改良和植物适宜性方面均优于滨海盐土 。

三种固体废弃物综合利用的初步研究

从环境建设的可持续发展出发 ,结合天津开发区在基础设施及园林绿化建设中面临土源紧缺以及周边地区存在大量的海湾泥、粉煤灰、碱渣土等固体废弃物的现实 ,在详细研究了3种废物的物理、化学性质的基础上探讨了用这些废物代替农田客土的可行性。实验及推广应用结果表明 ,这些废物按适当比例混合后能够形成一种可替代种植客土的新型土壤 ,这种新型土壤的最佳配比(即海湾泥与粉煤灰或碱渣土 )比例为3:1 ,同时该配比基质对植物生长的适宜性优于滨海盐土。

海淤建筑废料混合轻质土的需水性

海淤建筑废料混合轻质土是由疏浚海淤泥为原料土、水泥为固化剂、轻质建筑废料为轻质材料组成。因轻质建筑废料吸水性较大,故轻质混合土需要额外加水,为了分析水干比(水与水泥+海淤干土+轻质建筑废料的质量比)对混合轻质土物理力学性质的影响,采用不同的配比方案,计算出最佳需水率,并利用干密度试验和无侧限抗压强度试验进行验证。结果表明:理论最佳需水率与实际最佳需水率基本接近,并且不同配比之间的轻质混合土最大干密度、最大无侧限抗压强度均随着轻质建筑废料添加量的增加而减小,但其最大干密度、最大无侧限抗压强度所对应的水干比却随着轻质建筑废料添加量的增加而增加。对于同一配比,随着水干比的增大,干密度、无侧限抗压强度先增大达到一个最高点后减小,其最大值对应的水干比就是最佳需水率。所有配比方案均满足轻质高强要求,其中,轻质建筑废料添加量为50%时轻质混合土的比强最大。

埕岛海域粉土地震液化分区

结合几年来的野外和室内实验资料,运用不同的液化分析方法,对埕岛海域粉土在地震作用下的液化可能性进行了综合评价,并对7度、8度、9度地震作用下该土层的液化情况进行分区,为本区海上工程勘察和基础设计提供科学依据。

波浪作用下埕岛海域粉质土海床的累积液化

给出基于一维比奥固结理论的粉质土海床波致累积液化的简化计算方法.以黄河口埕岛海域海床为例,通过动三轴试验测试粉土孔压增长状况,回归得到孔压增长参数a=0.613,b=0.185.通过计算表明,埕岛海域粉质土海床水深7～8m处,海床液化深度最大,在50a一遇的波浪荷载作用下,液化深度达到5.2m,这与该区地质灾害扰动深度和地质灾害在此水深处相对集中相对应.

海南环岛海砂物理力学性质对比研究

海南岛岛内河砂资源日益匮乏,海砂资源异常丰富,且沿海工程项目主要以海砂地基为主,但至今尚未有针对岛内各海湾海砂物理力学性质的系统研究。本文通过对取自环岛13个海湾代表性海砂土样进行室内土工试验和测试,经物理力学性质指标数据对比分析后发现:岛内海砂含泥量均满足建筑用砂Ⅱ级以上标准;除鱼鳞洲粗砂组级配良好外,其他全部级配不良;东线海湾砂样全部属于中砂和细砂范畴,西线海滩则以粗砂为主;所有砂样均在较小预压荷载(50k Pa)下就能达到密实,半数以上砂样在50~100k Pa的预压荷载下密实度变化较小,而在100~200k Pa的预压荷载下密实度则变化相对较大;不同地区海砂强度指标内摩擦角φ值介于39.24°到48.24°之间,其波动趋势与平均粒径基本一致,波动幅度约为25%,岛内各海湾海砂含盐量差异巨大,最高值金海湾(3.1‰)几乎是最低值清水湾(0.4‰)的八倍;除清水湾外,其他海湾砂样的含盐量均远高于0.6‰的国家标准,若作为工程用砂,必须进行淡化处理。

海砂海泥混合料动强度特性研究

取自东南沿海某地区的海砂海泥分别按照2.5∶1、2∶1、1.5∶1、1∶1、1∶1.5、1∶2、1∶2.5的质量配合比制备混合料,用DDS-70微机控制电磁式振动三轴仪研究混合料的动强度特性。研究结果表明:混合料的动强度随围压的增大而增大,但增幅变小;海砂海泥质量配合比大于1.5∶1时动强度变化较小,小于1.5∶1时随着海泥含量的增加混合料动强度快速减小;混合料的动强度指标φ随海砂海泥质量比的减小而减小;动强度指标c在海砂海泥质量比2∶1时达到最大值,然后随着海泥含量的增加而减小。研究对海砂海泥混合料作为海堤填料时的动力特性分析具有重要意义。

LNG接收站取水口区海泥淤积及水下清淤治理技术

液化天然气是地球上最清洁的能源之一,是全球增长最迅速的能源市场。LNG接收站的建设将不断满足我国未来的能源需求,加大能源供应的多样化。LNG接收站取水口区受到潮流等因素掀起的海底泥沙的影响,导致水下淤积严重,直接威胁到接收站的安全运行。采取水下清淤治理方法,消除运行安全隐患,以期实现LNG接收站取水口区淤积环境的规范治理。

淤泥质地基海堤与水闸连接段沉降控制

淤泥质地基上建造海堤工程时,有效控制地基沉降是决定工程成败的关键,通常情况下海堤与水闸连接部位因地基处理方式的不同会产生较大的差异沉降,进而可能导致这一部位损毁,设置连接段则是控制过大差异沉降的有效工程措施。为了比较连接段不同地基处理模式的工程效果,以浙东沿海某海堤围垦工程为背景,基于有限差分数值模拟软件(FLAC3D)分别模拟了塑料排水板+堆载、水泥搅拌桩穿透软土层、水泥搅拌桩未穿透软土层、高压旋喷桩、碎石桩等5种地基处理措施及海堤堆载过程,并考虑地基沉降过程的流固耦合效应,分别求得5种不同地基处理措施的沉降值。结果表明:采用水泥搅拌桩穿透软土层处理对控制连接段的沉降效果明显,并且地基中应力的分布规律更趋合理。

汕头东部海域海砂开采区快速回淤成因分析

利用汕头东部海域海砂开采区浅地层剖面及地形地貌等实测资料,对比分析了采砂区开采前后的地形地貌及浅部地层的特征变化,发现采砂活动破坏采砂区原始浅部地层,形成了3个采砂坑,且采砂坑已经被淤平,最大回淤厚度达7m。采砂坑快速回淤形成的海底水深与原始海底基本一致,但回淤物质的声学反射强度减低,颗粒细化。本文使用淤泥质浅滩水域淤强公式进行正常自然条件下的回淤计算,结果表明,回淤厚度与实测值相差至少1个数量级,根据水文气象观测资料,初步分析认为热带风暴"莎莉嘉"引起的骤淤是形成采砂坑快速回淤现象的主要原因。

基于DEM的南黄海辐射沙脊群冲淤演变初步研究

利用1968年(实测时间为1963-1968年)和1979年南黄海辐射沙脊群三丫子港至川腰港1:200000海图以及2006年大丰港及其附近1:50000海图资料,用Mapinfo进行数字化处理,得到水深点和等深线数据,在Surfer8.0中进行Kriging插值,分别建立水下数字高程模型(DEM),并定量计算1968年至1979年三丫子港至川腰港的冲淤变化,以及西洋潮流通道1968年、1979年和2006年之间的冲淤变化。结果表明:①辐射沙脊群三丫子港至川腰港1968年至1979年全区处于冲淤动态平衡,冲刷量为8.98×109m3,淤积量为11.38×109m3。全区平均淤高13cm/a,年均淤积速率为1cm,其中以沿岸和东北部淤积为主,沙脊群中心枢纽部位冲淤变化较为频繁,外海大部分区域较为稳定。②西洋潮流通道1968年至1979年以冲刷为主,全区平均冲刷1.05m,年均冲刷速率为8.0cm/a;1979年至2006年仍以冲刷为主,全区平均冲刷1.59m,但年均冲刷速率小于1968年至1979年,为5.9cm/a。

某围海造陆地基处理技术探讨

结合某围海造陆地基处理工程中遇到的淤泥抱团现象,提出几点设想,供以后遇到类似情况的工程借鉴。

海中取淤的海堤安全距离分析

在距离海堤较近的海中取淤会引起海堤较大的变形。针对某围海造地工程,选择常规的斜坡堤进行分析。采用理想弹塑性模型,改变取淤位置与堤脚的距离进行计算。结果表明如果以10 mm为控制标准,取淤距离保持300 m是比较合适的。放松对位移的要求,取淤距离可以更近一些。

海淤土地基挡潮闸基础设计

某挡潮闸为在深厚海淤土地基上建闸筑堤,需采取合理基础及地基处理措施解决承载力、变形量及地基变形协调问题。通过方案比较,确定闸室采用半封底沉井基础,岸翼墙采用灌注柱基础。通过现场桩基试验,研究了海淤土中采用粉喷桩复合地基对灌注桩水平承载能力的提高效果。结果表明,提出的基础方案成功解决了工程存在的地质问题,节约了工程投资。

双台子河口浅海相粉土承载力特征

双台子河口浅海相地层以粉土受物质组成、沉积环境影响,垂向上物理力学性质复杂多变,对海洋工程尤其是海洋钻井平台的安全存在显著影响。本研究以双台子河口一工程地质钻孔为例,结合海洋钻井平台实际插桩结果,对粉土层的桩基承载力特征进行了分析讨论,认为粉土层的力学性质差异是由于海平面阶梯状上升所导致,其力学参数选取应参考含水量、空隙比、粒度组分以及现场原位测试结果确定。