西辽河平原地下水补给植被的临界埋深

许多地区地下水是生态稳定的重要支撑或补充,确定地下水补给地表植被的临界埋深对地下水管理和生态安全至关重要。以西辽河平原为例,主要研究成果如下:①根据地下水补给植被原理划分包气带水分运动结构,描述地下水补给植被的作用机理和物理过程,定义地下水补给植被的临界埋深及相关物理概念。②根据植被根系吸收潜水蒸发的物理机制,地下水面附近由毛管水上升形成的潜水影响层是临界埋深计算的关键。③推导土壤毛管有效孔径计算推理公式,通过构建土壤微结构模型求解推理公式中的孔隙特征参数,解决毛管水最大上升高度的精确计算难题;④结合不同群落植被根系层厚度,形成地下水补给植被的临界埋深计算模型。⑤通过野外调查和观测试验实证,表明计算结果可靠,研究成果在科尔沁草原得到了及时应用。

公路黄土暗穴临界稳定埋深回归的预测方法及其程序实现

基于动力学基本方程,运用有限单元法(FEM)和NEWMARK隐式积分方法,对动荷载(FWD荷载)作用下路基下伏黄土暗穴动力稳定的临界埋深进行了弹塑性数值分析,考虑到人工截断边界上波反射对计算结果的影响,分别用传递边界和半无限单元来处理侧面和底面边界。在此基础上,对利用有限个数值分析结果进行不同洞径及位置暗穴临界稳定埋深的预测方法和步骤进行了分析,提出了一种基于洞径和中心距的双变量临界稳定埋深计算方法,并用VB6.0编制了计算程序LDMC。为验证程序的有效性,用3 m和5 m洞径的暗穴进行了对比分析,表明计算结果具有较高的精度,完全可满足实际工程的要求,同时指出了使用时应注意的问题。

季节性冻土区引水暗渠的临界埋深数值分析

在季节性冻土地区,输水暗渠受低温作用,不但引起混凝土结构的冻胀破坏,还将影响暗渠内的引水水体温度,导致水体结冰及暗渠阻塞.因此,需要对季节性冻土地区的暗渠结构在不同埋深情况下的温度场进行数值计算,确定其临界埋深.通过瞬态温度场的导热微分方程,采用迦辽金法推导出温度场的二维有限元公式,根据甘肃引洮工程的工程地质勘探报告及施工设计图纸,建立了暗渠数值计算模型.通过数值分析可知:埋深越大,对渠体结构的冻胀影响越小,低温季节时,地表低温对引水运行的影响也越小;通过对低温季节环境下的回归拟合分析,得出该地区季节性冻土中引水暗渠的临界埋深为3.31 m.

串联式双锚定板临界埋深及临界间距研究

在对常规锚定板抗拔能力对比分析之后,提出了串联锚定板抗拔结构。通过模型试验,比较了常规单锚板和串联双锚板抗拔结构的抗拔性能。基于FLAC三维有限差分软件的传统单、串联双锚定板抗拔结构与土壤相互作用的数值模型,同时,以方形串联式双锚定板结构为例,探讨了串联式双锚定板结构的埋深及上下锚定板间距对抗拔承载力的影响。研究结果表明:1) 传统单锚定板结构的抗拔承载力远低于串联式双锚定板结构。2) 在上下锚定板间距恒定时,当下锚定板埋深比H/D (H为下锚定板埋深,D为方形锚定板边长)小于某一埋深比,双锚定板结构的抗拔力系数随埋深比的增大而增大。当下锚定板埋深比H/D大于某一埋深比,双锚定板结构抗拔力系数随埋深比的增大反而降低,其临界埋深比H/D在9~11之间。3) 在下锚定板埋深恒定时,当上下锚定板间距比S/D (S为上下锚定板间距)小于某一间距比,双锚定板抗拔力系数随间距比的增大而增大。当上下锚定板间距比S/D大于某一间距比,双锚定板抗拔力系数随间距比的增大反而降低,其上下锚定板临界间距比S/D在4~5之间,同时,锚定板周围土体破坏模式从“圆柱形破坏模式”转变为“局部独立破坏模式”。

地下水浸没临界埋深问题探讨

地下水浸没带来的盐渍化问题是由气候条件、土壤毛管特性、地下水水质、灌溉情况等综合因素决定的。其过程包含了毛管作用的积盐与回归水的洗盐两个因素。本文通过对盐渍化过程的机理分析和对影响盐渍化的因素分析,明确提出了以积盐和洗盐平衡点作为评价浸没问题的地下水临界埋深的概念,分析了沼泽化浸没和干旱荒漠区浸没两种极端情况的浸没特点,提出了根据工程区具体的气候、水文地质等自然条件确定临界地下水位埋深的观点。

结构分析在确定水库浸没临界埋深中的应用

文章在对水库浸没机理分析的基础上,把结构分析计算引入水库浸没临界埋深研究中,通过建立结构计算模型,求解出地下水位上升影响的界限深度,进而确定出建筑物浸没临界埋深。通过与类似工程的成果进行对比分析,证明了该方法的可行性和计算结果的合理性,为确定建筑浸没临界埋深提供了一种简便可行、省时省力、经济的新方法。

对软岩定义和巷道临界埋深的讨论

本文讨论了目前的软岩定义存在的不足，建议从较为科学的角度建立两个软岩概念，并从流变稳定判据出发，给出软岩巷道的临界理深公式。

预防波浪作用下海底管道起浮的临界埋深分析方法

在波浪载荷作用下,埋置于海床土体中的海底管道受到循环超静孔隙水压的影响.在行进波浪的波谷下方,埋管将产生向上的瞬态吸力;若管道埋深不足,则可发生上浮失稳.基于波浪诱导海床土体超静孔压响应理论解,分析获得了埋管上浮力和极限土阻力,进而提出了一种预防波浪作用下海底管道起浮的临界埋深分析方法.开展参量分析,研究了管道、波浪和土体主要参数对临界埋深的影响规律.

平原水库浸没地下水临界埋深分析

平原水库蓄水易产生水库浸没,危害周围农作物和建筑物,需确定平原水库地下水临界埋深。对于农作物,水库浸没导致农作物发生渍害和次生盐渍化,利用作物根系层厚度计算防止农作物发生渍害的临界埋深;引入矿化度级差计算防止土壤次生盐渍化的临界埋深,选取两者最大值作为农作物浸没临界埋深。对于建筑物,引入弹塑体结构计算模型,根据承载力与地基应力的关系计算承载力影响下的临界埋深,根据应力分层总和法确定受附加应力影响的临界埋深,最后利用层次分析法计算权重大小,综合考虑各因素确定建筑物浸没临界埋深。通过提出地下水临界埋深评价方法为减轻浸没危害、预测库区可能发生浸没的地区范围提供了依据。

水库浸没区浅埋基础临界埋深的计算方法探讨

针对目前地基规范中尚无水库浸没区建筑物地基承载力计算的内容,通过分析水库浸没对建筑物地基的影响机理,并对浸没建筑物地基土体的物理力学特性开展试验研究,建立了水库浸没区建筑物地基弹塑体结构的计算模型。通过图示给出水库浸没区浅埋基础安全深度的求解方法,为水库浸没区建筑物处理区域范围划定提供参考。

用注水软化降低临界埋深提高顶煤冒放性研究

利用修正的格里菲斯强度理论对急倾斜综采面的顶煤进行力学分析,给出确定临界埋深的关系式和注水软化后顶煤临界埋深的关系式,阐明了注水软化降低顶煤临界埋的作用机理。运用研究成果对实验数据进行分析,预测出某矿B1+2煤层注水前后的临界埋深以及顶煤的冒放性,现场试验与预测结果一致。

深埋与浅埋隧道分界理论分析方法的研究

采用有限元分析法,研究了自重应力场下围岩临界成拱埋深及其在深埋与浅埋隧道分界中的应用。研究表明:自然或人工临界成拱埋深与围岩弹性模量不相关;如果隧道开挖后洞室围岩处于弹性状态,则自然临界成拱埋深与围岩密度及强度指标的大小不相关,与围岩泊松比、隧道开挖宽度成线性关系;如果隧道开挖后洞室围岩处于弹塑性状态,则自然临界成拱埋深主要与围岩重度、泊松比、强度指标、隧道开挖宽度等参数相关,人工临界成拱埋深还与衬砌支护时机有关。传统的深埋与浅埋隧道的分界方法都是经验法,其分界指标并不完善,有的还不合理;而本文提出了一种可发展的理论分析方法,还需要在实践中加以完善。

埋深对隧道结构地震动力响应的影响分析

不同的埋深条件下,隧道结构的地震响应差别很大,但其影响规律和特点目前尚停留在震害调查和经验认识的阶段,尚缺乏系统的分析和研究.采用FLAC3D软件,以勒不果喇吉隧道为例,运用数值分析方法对不同埋深条件下的隧道结构地震响应进行数值计算和分析,总结出其基本影响规律和特点,并提出了临界埋深的概念.

南水北调西线工程深埋隧洞岩爆问题浅析

对岩爆问题进行了探讨,详细分析了工程区各种因素对岩爆的影响,对岩爆区的临界埋深进行了预测,并从改善预应力条件、预注水、加固围岩等方面提出了有关岩爆的防治措施,以减少岩爆的发生概率。

合理调控地下水埋深将降雨转化为可利用的水资源

华北平原东部水资源短缺,开发利用地下水包括微咸水和半咸水抗旱灌溉,调控地下水埋深在临界动态,能够增大地下库容,减少潜水蒸发与径流流失,增大降雨入渗,防治渍涝灾害,增强伏雨洗盐,淡化地下咸水,将时空分布不均的天然降雨与地表径流转化为可利用的水资源。依据实测数据推导出雨前地下水埋深、次降雨量与径流深和降雨入渗补给地下水关系的经验公式。

卧式埋地储罐稳定性研究

埋地卧式储罐受力条件复杂,其应力和变形较难计算。根据储罐实际受力特点,建立储罐稳定性的有限元计算模型。采用非线性径向力和切向力描述给定埋深储罐的覆土压力,利用ANSYS软件对储罐模型进行屈曲分析。将屈曲特征值作为储罐埋深迭代系数,计算新的储罐埋深,重新进行屈曲分析。结果表明:新储罐失稳临界埋深计算方法可用于对储罐模型进行屈曲分析,多次迭代后屈曲特征值接近1,此时对应的埋深即储罐失稳临界埋深。在储罐结构上设置加强圈可大幅提升埋地储罐的稳定性,为储罐埋深设计提供充足的安全裕量。

运用塑性力学新方法研究预埋件

运用塑性力学新方法对预埋件应力场进行了分析,采用多轴强度破坏准则判别预埋件是否屈服,提出了利用D—P准则求得预埋件临界埋深的方法,从而为预埋件的设计奠定了基础。

冬小麦生育期地下水补给量表征及水位阈值试验研究

作物生育期地下水补给量精量表征可准确量化灌区农田地下水的利用情况,对促进地下水资源合理使用及区域农业生产可持续发展具有重要的意义。为构建冬小麦生育期地下水补给量估算模型,探究冬小麦各生育期地下水水位临界埋深和适宜阈值,该研究通过群集式蒸渗仪开展不同地下水水位和不同灌溉处理下的冬小麦生长过程试验观测,利用率定和校核后的AquaCrop模型模拟了不同灌溉制度和地下水位埋深情景下的冬小麦生长发育和土壤水分动态变化过程。结果表明:1)不同处理冬小麦土壤含水率、冠层覆盖度、生物量和产量模拟值与实测值之间统计参数可同时达到决定系数不小于0.8、相对误差和标准化均方根误差均小于16%,可见AquaCrop模型能较好模拟冬小麦生长发育过程。2)利用校核后的AquaCrop模型模拟了52种不同灌溉处理和地下水位情景下冬小麦生长过程,构建了冬小麦生育期土壤储水量—地下水补给强度和地下水位埋深—土壤储水量的非线性回归方程;将地下水补给强度计算值与田间实测值对比验证,决定系数均在0.873及以上、相对误差不大于9.22%、均方根误差不大于0.316 mm/d、标准化均方根误差不大于11.89%。3)通过联立冬小麦生育期土壤储水量—地下水补给强度和地下水位埋深—土壤储水量的非线性回归方程,得到不同灌溉处理下冬小麦各生育期地下水水位临界埋深,可知灌溉越少地下水补给需求越强烈,临界埋深越深;分析52种模拟情景下冬小麦产量与地下水水位埋深之间的关系,可知其适宜生长的最优埋深阈值为2.0~2.5 m,此时冬小麦非充分灌溉处理(返青水+灌浆水)产量和水分利用效率均达到最优,分别为8.848 t/hm^(2)和2.18~2.43 kg/m^(3)。研究结果可为准确评估农田地下水贡献量以及精量灌溉决策与管理提供技术支撑。

淮北平原雨天与非雨天小麦和大豆潜水蒸发模拟研究

为揭示淮北平原雨天和非雨天作物生长期不同阶段潜水蒸发规律,本文利用五道沟水文实验站1998—2020年长系列实验资料,采用非线性拟合方法,模拟砂姜黑土冬小麦和夏大豆生长期潜水蒸发随埋深的变化,提出雨天非雨天潜水蒸发计算拟合模型,进而得出作物生育期雨天非雨天临界埋深。结果表明,冬小麦雨天初始生长期与成熟期潜水蒸发随埋深的增大而递减,呈指数函数关系;快速发育期和生育中期潜水蒸发随埋深的增大呈先增后减的趋势,呈复合函数关系;非雨天各生长期潜水蒸发均随埋深的增大而递减,呈指数函数关系,临界埋深在2.34~3.91 m;夏大豆雨天和非雨天各生长期潜水蒸发量均随埋深的增大而递减,呈指数函数或幂函数关系,临界埋深在2.10~3.80 m,拟合模型R2为0.83~0.98,RMSE在0.0519~0.2624mm/d,能较准确预测作物雨天非雨天生长期不同阶段浅水蒸发量。

砂土中螺旋锚上拔承载特性模型试验研究

螺旋锚基础因其能够利用深层土体抗力且具有快速安装和承载的优势而广泛应用于各类岩土工程问题中。多锚片螺旋锚上拔承载特性受埋深、锚片间距、数量、土质条件等因素影响。相邻锚片相互影响导致土体破坏区域重叠,从而影响破坏模式和极限承载力,然而多锚片螺旋锚承载特性的理论及试验研究有限。针对砂土中螺旋锚锚片间距及数量对上拔承载特性及极限上拔承载力影响进行室内1g模型试验研究。结果表明,在中密砂及密砂中,单锚埋深比分别超过6.0和10.5时可认为是深埋锚。中密砂中深埋多片螺旋锚锚片间距在3.0D^4.5D时,各锚片承载能力能够独立发挥,承载量破坏模式发生;密砂中浅埋多片螺旋锚保证承载量破坏模式的锚片间距超过6.0D,但间距为6.0D时,螺旋锚发挥效率超过90%。增加锚片数量可适当提高上拔承载力,但当锚片数量增加使得锚片间距小于某一临界值时,柱状破坏模式发生,螺旋锚承载力不再增加;中密砂中此临界间距约为1.5D,密砂中临界间距约为2.0D。