南京长江漫滩废弃粉土改良用作路基填料的室内试验研究

为实现基坑开挖废弃粉土的资源化利用,研究了水泥、石灰改良长江漫滩粉土路基的工程力学特征及稳定性。通过击实试验、无侧限抗压强度试验、水稳性试验和微观试验,分析改良粉土的强度特性及耐久性变化规律,论证长江漫滩粉土作为路基填料的可行性。结果表明:掺加水泥、石灰后,土体力学性能得到大幅改善;不同掺量下浸水5 d,改良土的水稳系数均大于0.6,水稳系数随水泥掺量的增加而增加,随石灰掺量的增加先增大后减小。微观试验表明,水泥、石灰在土体中生成的胶凝物质对土颗粒具有包裹和联结作用。综合考虑改良土的强度和水稳性,经过改良后,长江漫滩粉土可以作为路基填料,建议水泥、石灰改良土的最佳组合配比为6%水泥+6%石灰,在此掺量下,改良土体的28 d无侧限抗压强度为2.05 MPa,浸水5 d后的水稳系数为0.76,具有较好的路用力学性能。

三峡水库运用后长江中游河漫滩演变趋势分析

长江中游历来是防洪重点,河漫滩的演变速率虽然相对缓慢,但新水沙条件下河漫滩的长期累积性变化值得关注。以三峡水库175 m运行期长江中游多处典型河漫滩淹没特征流量的统计分析作为基础,量化分析了三峡水库蓄水前后径流过程在河漫滩淹没特性方面的变化,结合滩面植物对季节性水文波动淹没耐受能力的分析,指出三峡水库蓄水前后径流过程变化造成的季节性淹没不足以阻断滩面植物的生长发育。由于一系列涉水工程的控制作用,长江中游河漫滩的横向变形受到了极大的抑制,但在滩面植被缓流滞沙效应下,长江中游河漫滩总体仍呈现缓慢淤高的长期趋势。

长江漫滩相超固结软土最大动剪切模量试验研究

为探究长江漫滩相超固结软土最大动剪切模量G_(max)变化特征,利用弯曲元对原状长江漫滩相软土开展了系列试验研究,探讨了不同超固结比H_(OCR)、初始有效固结围压σ'_(3c)及孔隙比e对漫滩相软土G_(max)的影响规律。试验结果表明,当σ'_(3c)和H_(OCR)均相同时,G_(max)随e的增大而减小;H_(OCR)的增大会导致G_(max)随e的衰减速度逐渐降低,而σ'_(3c)的增大不会引起G_(max)衰减速度的变化。孔隙归准化最大剪切模量G_(max)/F(e)随归准化初始有效围压σ'_(c0)/Pa的增大而增加,但其增长速率逐渐降低,G_(max)/F(e)与σ'_(3c)/Pa呈幂函数关系。基于回归分析,提出了合理表征具有不同超固结状态、初始应力条件及密实程度的长江漫滩相软土G_(max)预测方法,并通过独立试验验证了该方法的有效性。

黄河下游漫滩洪水滩槽分流比变化及其影响因素分析

采用实测资料分析的方法,研究了黄河下游漫滩洪水滩槽分流比变化及其影响因素。研究结果表明:花园口4次漫滩洪水滩槽分流比均值为0.18,说明主槽是黄河下游泄洪排沙的主体;黄河下游上宽下窄,滩槽分流比沿程变大。1986年后,下游河道萎缩,平滩流量下降,滩槽分流比增大;2000年后,下游河道冲刷,平滩流量增大,滩槽分流比减小。滩槽分流比随滩槽糙率比的增大而减小,随滩槽水面宽度比、滩槽水深比的增大而增大。提高主槽过流能力,必须采用综合治理措施维护下游主槽适宜规模的平滩流量;提高滩地过流能力,必须降低人类活动对滩地的影响,给滩地留有足够的行洪空间,确保全断面行洪安全。

预固结对长江漫滩相软土抗剪强度的影响研究

固结快剪试验是获取软土固结不排水抗剪强度的重要方法,长江漫滩相软土具有压缩性高、孔隙比大、含水率高、渗透率低、固结时间长等特点,严重影响了软土固结快剪试验的生产效率。为研究预固结对长江漫滩相软土抗剪强度的影响,并探索提高漫滩相软土固结快剪试验效率的方法,以南京长江漫滩相软土为研究对象,制定了预固结-卸载剪切、正常固结剪切、预固结-卸载-再固结剪切3种试验方案,开展了一系列固结和剪切试验。试验研究表明:长江漫滩相软土是一种前期固结迅速,后期固结稳定缓慢的软土;固结25 min时固结度可以达到95%,而完全固结稳定需要5~8 h;软土抗剪强度均随固结度U的增加呈增大趋势,其增长速度逐渐减缓,各荷载条件下抗剪强度随U提高的增长幅度基本相同;当固结度为70%~80%时,其抗剪强度达到完全固结时的90%~95%。研究成果可为软土固结快剪试验的方法改进提供参考。

长江漫滩富水砂层深基坑开挖变形控制

为了探究长江漫滩富水砂层地铁车站基坑开挖变形控制的影响因素,以南京地铁某车站基坑为例,通过应用有限元软件对基坑开挖过程进行模拟分析,研究地铁车站基坑开挖过程中基坑周围地表及地连墙支护结构的位移.根据实际地层参数模拟结果可知:随着基坑的开挖,主动土压力增大,竖向位移先增大后减小,在距离基坑位置远端,随着开挖深度越大,基坑周围地表沉降越大;基坑地连墙支护结构位移曲线呈现明显的波动和增长趋势,对比不同开挖阶段的位移曲线可知,地连墙的水平位移随着施工过程推进呈现逐渐增大的趋势.

基于PCA的长江漫滩软弱黏性土渗透特性研究

长江漫滩软弱黏性土在长江下游地区广泛分布,其变形、沉降对工程影响较大,渗透系数是影响土体渗透变形和固结沉降的重要指标。影响黏性土体渗透性的因素较多,各影响因素之间存在一定的相关性。文章以南京长江漫滩软弱黏性土为例,首先对渗透系数与各指标之间进行相关性分析,筛选出6个相关性较好的物理指标,然后通过主成分分析法对筛选出的指标降维处理,得出3个相互独立的综合性指标,建立渗透系数的计算模型。对软弱黏性土的渗透特性、固结沉降的研究具有一定的参考价值。

淮河河漫滩地质条件对预应力管桩施工和基坑支护的影响与对策研究

本文结合安徽省蚌埠市某商业综合体项目预应力管桩、基坑支护的实际施工案例,通过研究预应力管桩、基坑支护施工中遇到的问题与淮河河漫滩特殊地质条件的关系,分析了淮河河漫滩地质对预应力管桩、基坑支护施工所产生的影响。进而通过反向优化设计等解决方案、对策的制定和有效实施,论述了淮河河漫滩地质条件对预应力管桩的影响、预应力管桩对基坑支护的影响及相关环境变化因素,结果表明,河漫滩特殊地质及可能由此导致的过程施工环境变化因素对预应力管桩、深基坑支护在设计、施工方面的重要性。

长江漫滩相软土动剪切模量与阻尼比特性试验研究

为探究长江漫滩相软土的动剪切模量和阻尼比变化特征,利用共振柱仪和循环三轴仪对原状的南京长江漫滩相软土开展系列试验研究,探讨不同固结条件下漫滩相软土最大动剪切模量G_(max)、动剪切模量比G/G_(max)和阻尼比λ的变化规律。试验结果表明:随初始有效围压、固结应力比和固结度增加,漫滩相软土在各应变范围内G均规律性增大,阻尼比λ均规律性减小;同时给出考虑初始静应力的G_(max)建议公式及不同固结度下G_(max)的折减系数,并通过与其他区域软土的对比发现,固结比对长江漫滩相软土的G_(max)影响程度较大;在Martin-Davidenkov模型中,不同固结条件对G/G_(max)-γ关系的拟合参数α、β无显著影响,但与拟合参数γ_(0)存在一定相关,并最终给出相关公式及参数值。

长江上游弥陀漫滩水体鱼类食物网动态的季节性变化

长江上游是我国鱼类生物多样性最为丰富的地区之一,漫滩作为河流生态系统的重要组成部分对维持区域鱼类生物多样性具有重要作用。于2019年丰水期(8月份)和枯水期间(11月份)应用碳、氮稳定同位素技术并结合Bayesian混合模型和SIBER分析方法,对长江上游弥陀漫滩水体鱼类食物网结构动态的季节性变化特征进行了研究。结果显示:丰水期基础碳源的δ^(13)C、δ^(15)N平均值分别为-23.02‰和2.58‰,范围分别为-31.01‰—-11.2‰(δ^(13)C)和-0.51‰—6.84‰(δ^(15)N);枯水期其δ^(13)C、δ^(15)N平均值分别为-21.93‰、7.22‰,范围分别为-26.31‰—-15.36‰(δ^(13)C)和4.89‰—8.81‰(δ^(15)N)。丰水期鱼类食物网能量主要依赖于外源性营养物质,食物链长度达到3.6级;枯水期内源性营养物质是食物网能量的主要贡献者,食物链长度为2.6级。相对于枯水期,丰水期间鱼类群落拥有更大的生态位空间面积,反映了其食物来源的多样化或利用了不同的生境类型。研究结果表明水文连通性的季节性变化不仅能改变消费者与食物资源之间的耦合模式,也是决定研究区域生物多样性高低和鱼类食物网结构稳定性的重要因素。研究结果可为长江上游漫滩水体水生生物多样性保护提供理论依据。

复杂河流漫滩公路防护设施选型设计研究

在河漫滩修建公路代替部分桥梁能有效降低工程造价,提高建设资金效能,但在河漫滩建设垂直于河流方向的公路会对河道行洪产生影响,为了兼顾跨河公路工程与河道行洪安全,同时有效降低工程造价,有必要对拟建工程防护设施选型进行优化。以某复杂水文、地质河流中河漫滩拟建公路为例,首先根据漫滩公路对河道行洪、泥沙淤积的影响,设计了不同类型的防护设施;然后对比分析了不同防护设施性能及造价、工期,选择了较好的导流坝方案进行优化设计,消除其不利因素的影响,以达到行洪安全的目的。结果表明:在宽浅型河槽合理利用河漫滩修筑公路替代桥梁,对降低工程造价有显著效果,能有效解决边远山区交通设施建设资金不足的问题,助力乡村振兴战略的实施。河流漫滩公路防护设施采用导流坝方式,并结合漫滩形状采用“人”字形,与洪水河势有较好的互适性,相对控制主流摆动,对河道行洪及泥沙淤积的影响最小,同时造价适中,并且优化设计后拟建工程对河流没有产生新的不利影响,这种多角度的综合研究方法可以为类似工程提供参考。为进一步减小防护工程对防洪等方面的不利影响,俟机大范围推广拦沙缓冲保路工程技术是必要的。

长江漫滩沉积软土地基处理施工灾变机制

长江漫滩沉积软土为第四系以来新近河流漫滩相沉积物,成分以粉质黏土、粉细砂、细砂为主,表现为高压缩性、低强度、易触变,在长江漫滩相软土地基上兴建高速公路、高速铁路等基础设施,需要对软土地基进行加固处理。地基处理施工引起长江漫滩相软土产生类似于液化的“触变”现象,导致软土地基产生灾变破坏。本文依托南沿江高速铁路软土地基处理工程,对水泥搅拌桩施工引起的长江漫滩相软土地基灾变现象进行总结,软土地基灾变现象主要为搅拌桩顶下沉、搅拌桩钻芯孔内喷水冒浆、地基开裂破坏和地基沉降大且速度快,沉降不收敛。针对长江漫滩相软土地基处理的水泥搅拌桩施工,通过现场监测软土的土压力、超孔隙水压力和深层水平位移,评价搅拌桩施工对软土的影响程度,提出长江漫滩相软土地基灾变的判据,分析软土物理力学性质的变异特性。

考虑应力历史及密实状态的漫滩相软土剪切强度研究

固结不排水抗剪强度是评价软土结构稳定性和地基承载力的重要参数。长江漫滩相软土具有含水率高、孔隙比大、压缩性高、灵敏度高、抗剪强度低等工程特性,为系统研究漫滩相软土的不排水剪切强度,对具有不同初始有效围压、固结度及孔隙比漫滩相软土开展了系列不排水三轴剪切试验。研究表明:各围压条件下不排水抗剪强度τ_(f)随孔隙比e的增大而降低,且降低速率逐渐减小,二者呈负幂函数关系,并建立了不同e条件下漫滩相软土的c和φ评价方法;τ_(f)随固结度U的增大而增大,并引入抗剪强度折减系数μ定量表征U对τ_(f)的影响。对比分析发现:三轴试验获取的τ_(f)与直剪试验获取的f具有强相关性,当U=1时,三轴试验获取的τ_(f)与直剪试验获取的τ_(f)基本一致;当U<1时,三轴试验获取的τ_(f)小于直剪试验获取的τ_(f),且随U的降低,两者的比例差异逐渐增大。

长江漫滩悬挂式止水帷幕基坑变形规律研究

针对因长江漫滩悬挂式止水帷幕基坑降水环境影响特征认识不清而引发的环境问题,以南京长江漫滩地区某悬挂式帷幕地铁基坑工程为背景,建立基坑开挖降水耦合作用的流-固耦合数值分析模型,研究基坑降水开挖耦合变形的一般特征以及地连墙插入比对环境影响的控制作用.研究结果表明:长江漫滩基坑降水具有明显的流固耦合效应,地表总沉降由土体固结以及渗流引起的围护结构侧移导致的地表沉降组成,流固耦合作用下地表沉降量和沉降范围大于非流固耦合作用;流固耦合模式下降水施工前期引起地连墙悬臂形侧移增量,后期引起地连墙类似于踢脚形的侧移增量;非流固耦合模式下,满足基坑结构稳定后,地连墙深度继续增加对其峰值侧移和地表沉降影响甚微,而流固耦合模式下地连墙侧移峰值则先减小后增大,且坑外地表峰值沉降在地连墙一定插入深度范围内呈线性发展.

滩地植被对漫滩水流裁弯影响的实验研究

斜槽裁弯是弯曲河流长期演变过程中的临界地貌过程,其形态动力学过程仍缺少在不同漫滩水流和植被条件下的实验研究。以黄河源区泽曲支流浩斗曲的局部弯曲河段作为原型开展概化动床水槽实验,研究在5种漫滩水流与植被条件下的斜槽裁弯过程,分析连续弯道在裁弯前后的河床冲刷调整和平面形态变化。结果表明,斜槽裁弯由颈口处的串沟过流冲刷形成,其串沟发育位置及过程不同,颈口宽度随时间呈近似线性缩窄变化,由漫滩水流冲刷形成的新河道展宽速率最快达到129 mm/h。各工况条件下河湾内河道中心线的位置均存在不同程度的横向迁移,其速率最快达到144 mm/h。斜槽裁弯发生后,“Ω”型河湾底部的冲刷面积大于河湾顶部位置。

长江河漫滩软土地基真空联合堆载预压加固效果评价

结合长江河漫滩软土工程特性,通过分析真空联合堆载预压的加固过程,从现场监测数据、原位十字板剪切试验和室内土工试验3个角度,对南京北站迁建工程某施工区域进行了全面的加固效果分析。具体到监测数据方面,地表沉降及孔压数据均表明单真空预压至固结趋稳后再进行堆载可进一步提升土体加固效果;十字板剪切试验结果表明,加固效果随深度递减,与孔压随深度变化规律分析结论一致;室内土工试验数据说明土体物理力学性质在加固后有明显改善。综上所述,真空联合堆载预压对长江河漫滩软土地基加固效果良好,加固效率高,6个月工后固结度可达94.47%,土体强度显著提高。为验证结论的准确性,分别对孔压数据与十字板剪切试验数据、十字板剪切试验数据与室内土工试验数据进行了相互验证,验证结果显示数据较为可靠,加固效果评价的准确度较高。

水分状况及温度对长江漫滩沉积物温室气体排放的影响:以南京绿水湾湿地为例

为探究水文波动和气候变暖对河流漫滩温室气体排放的影响,选取南京长江绿水湾湿地漫滩表层0~15 cm沉积物为实验对象,利用三维荧光光谱(3D-EEMs)等技术,结合室内培养实验,研究了2种水分状况(淹水和半淹水)和4种温度(5、15、20、30℃)下二氧化碳(CO_(2))、甲烷(CH_(4))、氧化亚氮(N_(2)O)排放规律。结果表明:累积CO_(2)排放量随温度及水分含量升高而升高,温度敏感系数(Q10)随温度升高而降低;淹水30℃处理下CO_(2)排放速率在培养25 d后受到抑制而逐渐下降。淹水CH_(4)累积排放量显著高于半淹水,且随温度升高而增加。淹水显著降低了沉积物净硝化速率,5℃半淹水N_(2)O累积排放量显著高于淹水,但30℃淹水N_(2)O累积排放显著高于半淹水。增温有利于加快淹水上覆水溶解性有机质(DOM)的腐殖化进程。研究表明,温度上升、水分含量增加均将导致沉积物排放的温室气体增温潜势(GWP)提高。

长江漫滩地区深基坑降水设计与施工问题分析

地铁深基坑工程中,降水设计和运行的效果很大程度上决定了深基坑风险管控的成败。由于地下工程的复杂性和不可预见性,基坑施工过程中往往会出现围护结构渗漏水、局部流砂或坑底涌水等问题,且上述问题是多种因素共同作用的结果。为此,结合南京长江漫滩地区某地铁车站深基坑工程,采用三维地下水运动非稳定流数学模型,对其进行了降水设计,并根据施工监测数据验证了降水方案的适用性。此外,对基坑开挖过程中遇到的降水问题进行了深入剖析,有针对性地提出了施工控制措施。该研究成果对类似深基坑工程的降水技术应用具有一定的参考意义。

南京长江漫滩地区水文地质特性单井抽水试验研究

文章针对南京长江漫滩地貌单元,通过开展现场单井抽水试验,对各含水层受长江水位的影响及其水文地质特性进行了探究。试验结果表明:距离长江边约1.2 km处承压水水位受长江潮汐影响明显,因此在长江漫滩地区进行抽水试验时,宜采用大降深试验;深厚富水砂性地层中,地下水位受影响变化较快,停抽约10 min,③-2粉细砂层恢复率可达60%;③-1层与③-2层水力联系较大,而③-2层与下伏④层水力联系相对较弱;③-2层承压含水层渗透系数为24.4 m/d~36.0 m/d。

粤北小流域河漫滩沉积物的粒度与磁性特征及其古洪水识别意义

随着全球气候变化加剧,台风和强降雨等导致的洪涝灾害频发。如何在沉积记录中有效识别洪水事件,对于查明洪水频发规律具有重要意义。文章对粤北小流域的河漫滩沉积断面(秀丰断面)的沉积物进行了系统的粒度分析和磁性测量,深入分析洪水期沉积层和平水期沉积层不同的粒度和磁学特征,试图为沉积记录的古洪水识别提供新途径。结果表明:(1)沉积物粒度组成主要为粉砂,从洪水期沉积层往平水期沉积层有变细的趋势。其中,洪水期沉积层识别出3层含砂量和平均粒径(Mz)表现为较高峰值的洪水事件记录。(2)不同沉积层中磁性矿物的组成和来源基本一致,以磁铁矿为主,含有部分赤铁矿。矿物来源除流域内母质自然风化产物外,还包含大宝山尾矿库的输入。(3)沉积物主要为悬浮沉积,前汛期持续的长期高水位有利于沉积物分选和沉积,导致处于洪水期沉积层的磁性矿物偏细;随着水动力的增强,洪水期沉积层中识别出的3个洪水事件记录中细粒磁铁矿和赤铁矿含量从河漫滩中部向顶部方向依次增加,同时磁性颗粒粒径变粗。因此,结合磁性参数与对磁性矿物组分的分析能更准确地识别洪水事件。研究区域细颗粒磁铁矿和赤铁矿对饱和等温剩磁的贡献高值叠加粗颗粒磁铁矿贡献降低的磁学特征可作为识别洪水事件及水动力加强的指标。