上软下硬黏土中四筒基础抗倾覆承载特性研究

随着海上风电向深远海发展,四筒基础发展潜力巨大。中国大多数海域存在较厚的上覆软土层,对基础抗倾覆承载能力有着重大影响。采用有限元软件ABAQUS建立上软下硬分层黏土模型,对四筒基础在单向水平荷载和弯矩荷载作用下的承载力特性进行研究。研究结果表明:四筒基础在水平、弯矩荷载作用下主要运动模式为转动,对边加载时,转动轴靠近受压筒且随着软土层厚度增加不断靠近四筒基础平面中心,但变化幅度较小;水平和弯矩极限承载力对于不同的筒间距和长径比具有相同的变化趋势,当软土层厚度h/筒高L≤3/4时,水平和弯矩承载力随着软土层厚度的增加近似线性降低,当h/L>3/4后,承载力降低速率明显减小。

湖南省龙山县耕地土壤硒含量特征及其影响因素

硒是人体及动物必需的微量营养元素之一.在龙山县耕地区系统地采集了326件表层土壤样品进行分析测试,研究了区域内土壤硒含量空间分布特征、空间变异特性、垂向分布特点及其影响因素,分析了土壤有效态硒的影响因素.结果表明,研究区土壤硒平均含量为0.33 mg·kg^(-1),土壤有机质平均含量为20.7 g·kg^(-1),土壤呈酸性.土壤硒含量呈中等空间变异,垂向分布呈表层富集的规律.研究区内硒含量主要受成土母质与土地利用的双重影响,有机质含量与硒含量呈显著正相关关系(P<0.01).土壤硒形态以腐殖酸结合态与强有机结合态为主,有效硒组分占比较低,土壤硒的生物有效性受硒全量和酸碱度影响较大,可以通过人为方式适当调整土壤酸碱度,提高硒生物有效性,有效提升土地利用价值.

厚软土层下高层建筑长短桩复合地基承载性能研究

为了提升厚软土层下高层建筑地基的承载力,提出长短桩复合地基承载性能研究。基于地质勘测结果设计长短桩复合地基,分析其承载性状及沉降情况;利用Mohr-Coulomb模型,完成承载性能模拟。实验结果显示:在短桩和长桩桩体的单桩承载载荷最大时,沉降结果均在5.00 cm左右;楼体层高为30.00 m时,单位载荷沉降平均值为0.51 cm。所提方法能够可靠分析厚软土层的高层建筑长短桩复合地基承载性能,为厚软土层的高层建筑长短桩复合地基设计提供可靠依据。

打顶对烤烟根际细菌群落结构和功能的影响

【目的】进一步明确打顶措施对烟株根际细菌群落结构和潜在功能的影响,为打顶技术优化提供必要理论依据。【方法】采用16S rRNA高通量测序技术,以不打顶为对照,研究打顶对烟株根际细菌群落结构和潜在功能的影响。【结果】打顶使烤烟叶片氮、磷、钾含量发生变化,相较于对照,打顶后烟叶钾含量显著升高,烟叶氮、磷含量显著降低;土壤中的有机质、全氮、水解性氮、速效钾含量在打顶后显著升高,土壤pH显著降低,土壤全磷、全钾、有效磷含量打顶前后则无显著变化;打顶提高了芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)相对丰度,而使变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、溶杆菌属(Lysobacter)的相对丰度降低;α多样性和NMDS分析表明,打顶可使土壤细菌群落均匀度、丰富度变化,且改变土壤细菌群落结构,打顶显著提高Sob指数和Chao1指数,并引起群落结构显著分离;冗余分析(RDA)和方差分解分析(VPA)表明,土壤养分变化是导致根际细菌群落发生变化的重要原因,土壤理化性状与细菌群落改变密切相关,且土壤全氮和水解性氮对细菌群落影响最大;LEfSe分析表明,打顶导致细菌差异性物种显著增加;功能预测表明,打顶引起土壤化能异养和好氧化能异养型细菌的相对丰度降低。【结论】打顶显著改变烟株根际细菌群落结构和潜在功能,打顶导致的烤烟根际土壤养分改变可能是引起根际细菌群落变化的重要原因。

桩周土对桩身振动波传递及缺陷识别影响研究

针对基桩完整性的低应变检测方法仅能定性识别桩身缺陷程度,不能定量识别问题,本文根据动力学理论,建立了考虑桩周土作用的基桩动力控制方程,利用波动理论求得桩身任意截面的速度响应。通过不同龄期下模型桩试验和数值计算结果,研究发现:随着龄期的增加桩周土阻尼逐渐增大,速度反射波幅值与入射波幅值之比逐渐衰减的规律,依据此衰减规律和截面阻抗变化处的反射规律,建立了缺陷程度定量识别关系式,利用该关系式可以简便、快捷地定量识别桩身缺陷程度。

氮添加对黄土高原春小麦耕层土壤磷组分及植株磷分布的影响

以旱作农田春小麦为研究对象,设置4个氮添加梯度,分别为0(CK)、75、115、190 kg·hm^(-2),利用顾益初-蒋柏藩法和Bowman-Cole法于2019年和2020年连续测定收获后0~20 cm耕层土壤的无机磷组分和有机磷组分,综合分析氮添加对土壤磷组分、植株器官磷含量的影响和驱动土壤磷转化的关键因素。结果表明:氮添加增大了土壤无机磷占全磷的比例,2019年增幅为1.02%~4.93%、2020年增幅为1.31%~4.92%;同时也降低了土壤有机磷占全磷的比例,降幅分别为0.74%~4.92%(2019年)和2.50%~4.92%(2020年)。与对照处理相比,N115处理显著(P<0.05)降低了缓效和难以吸收利用的磷源,其中在2019年和2020年无机磷组分Ca_(8)-P分别降低了8.55%和19.53%,Al-P分别降低了9.26%和12.88%,Fe-P分别降低了10.34%和39.21%,Ca_(10)-P分别降低了2.87%和16.27%;有机磷组分MROP分别降低了18.18%和16.53%,MLOP分别降低了23.29%和14.59%。氮添加导致土壤有机碳显著提高了2.85%~5.54%(2019年)和8.54%~15.35%(2020年),但土壤pH值显著降低了0.47%~0.83%和1.85%~2.42%。随着施氮量增加,籽粒产量、地上部生物量均呈先升高后降低趋势,变化范围分别为1890.26~1961.91、1886.19~2263.42 kg·hm^(-2)(2019年),4726.41~5905.79、5283.62~5755.19 kg·hm^(-2)(2020年),均在N0处理最小,N115处理最大。相关性分析结果表明有效磷与无机磷Ca_(2)-P呈极显著正相关(P<0.01),与有机磷MLOP呈显著正相关(P<0.05),与无机磷O-P呈显著负相关(P<0.05)。因此,氮添加可能通过增加碱性磷酸酶和微生物量碳、氮、磷的有效性,降低土壤中缓效和难以吸收利用的磷源—无机磷Al-P、Fe-P、Ca _(8)-P、Ca_(10)-P的含量,促进有机磷MLOP、MROP的矿化,进而促进黄土高原春小麦耕层土壤有效磷的转化。

桩网复合地基离心模型试验中桩顶轴力测试方法研究

桩网复合地基是常见的软土加固措施。在开展桩网复合地基离心模型试验时,为了分析桩土应力比,需要测量桩顶轴力和桩间土压力。微型土压力计在离心模型试验中已经得到广泛应用,但尚无成熟的微型桩顶轴力测试传感器。利用模型桩的桩帽,开发了一种离心模型试验专用桩顶轴力测试方法,标定结果显示该方法测试线性度好。通过某桩网复合地基离心模型试验和数值分析的桩土应力比结果对比分析,验证了该方法的测试效果。

重庆春见和沃柑果园叶片黄化原因分析

重庆忠县、长寿和铜梁等地由甜橙高接换种的春见和沃柑,存在叶片黄化问题。为找出叶片黄化的主要原因,采集高换春见和沃柑正常园和黄化园的土壤和叶片样品,比较土壤理化性状、叶片矿质元素含量及叶片SPAD值,并对土壤理化性状、叶片SPAD值与叶片矿质营养的关系进行分析。结果表明,春见黄化园土壤pH均值(8.09)比正常园(6.89)显著高出17.42%,土壤有效铁含量(均值)显著低于正常园,交换性钙含量显著高于正常园,叶片铁含量显著低于正常园。沃柑黄化园土壤交换性钙含量高于正常园,有效铁含量显著低于正常园,叶片氮、硫、铁含量均值显著低于正常园。叶片SPAD值分别与叶片氮和叶片铁含量呈显著正相关,增强回归树分析显示叶片铁含量对叶片SPAD的贡献度最高(35.23%),其次为氮(22.29%)。排除自然灾害或病害等因素后,认为高换杂柑叶片黄化是因为土壤pH值和交换性钙较高,导致土壤有效铁含量降低,并抑制树体对Fe的吸收,最终引起叶片缺Fe黄化;另外,叶片N含量较低是导致沃柑黄化的因素之一。

基于图像识别技术的透明土热传递特性分析

为揭示透明土材料传热特性,基于透明土立柱试验、灰度像素图像及热红外图像技术,建立归一化像素强度与温度对应关系。在此基础上,分析顶部传热和底部传热2种传递方式下透明土的热传递规律。结果表明:通过建立归一化像素强度反映透明效果,发现透明度与透明土温度之间存在线性关系,随着温度的升高,透明土透明效果先增强再减弱。在顶部加热时,透明土柱呈现不均匀传热特性,边缘温度带呈现圆弧状不规则波动,热量核心区域范围更大;底部加热时,透明土柱受热均匀,边缘温度带较为平整且呈现条带状,热量核心区域较小。透明土顶部加热较底部加热的热传递效率更快。无论何种传热方式,加热点处透明土温度在持续加热下呈非线性变化特征,且越靠近热源,该现象越显著。

顶管工程施工对周边环境的影响研究

顶管工程作为一种非开挖施工技术,在城市基础设施建设中得到了广泛应用。而顶管施工过程中对周边环境的影响,尤其是土体变形和沉降问题,一直是工程界关注的重点。本文通过数值模拟方法,系统研究顶管工程施工对周边环境的影响。本文简要介绍了顶管工程的基本概念和施工流程。随后,基于有限元基本原理,建立了顶管施工的数值模型,并通过模拟分析了施工过程中土体的变形情况。结果表明,顶管施工会引起明显的土体沉降,且沉降量与覆土高度密切相关。进一步,本文通过数值模拟,详细分析了顶管施工对周边环境的影响,包括地表沉降、建筑物变形等。研究结果显示,覆土高度对土体沉降的影响显著,覆土高度越低,沉降量越大。

下穿既有桥梁顶管施工要点分析

在既有桥梁结构物下埋设市政管网,采用顶管法施工相较于明挖法具有占地少、稳定土体沉降的优点而被广泛应用。但顶管施工过程中如何对既有桥梁进行安全防护、减少扰动,特别是现役状态下桥梁。研究表明,顶管施工过程中降低土体扰动范围、控制顶管线路、对桥梁桥墩进行土体加固,是保护桥梁结构的有效途径。因此,对下穿既有桥梁顶管施工要点进行分析,确保既有结构物的安全的情况下;完成顶管施工是很有必要的。

顶管近距离穿越对近接高架桥桩施工的影响研究

为确保顶管近距离穿越施工的安全性,需要分析近接高架桥桩施工受顶管施工的影响。本研究提出顶管近距离穿越对近接高架桥桩施工的影响研究方法。通过分析顶管近距离穿越项目的概况,获取顶管施工区域与高架桥之间的位置关系;并论述顶管近距离穿越施工过程中产生的土体扰动效应;最后,应用线弹性模型和Mohr-Coulomb模型建立了顶管有限元模型和高架桥有限元模型,根据设计的顶管近距离穿越施工流程展开数值模拟。所提出方法的模拟结果与实际结果基本相符,该方法具有较高的模拟精度。

泡沫轻质土在高烈度地震区高填路基拼接中的应用

基于云南某高速公路枢纽路基拼宽的实例,对直接放坡、衡重式挡墙、泡沫轻质土路段方案综合考虑,结合现场材料造价、施工条件及施工后期可能产生的质量问题进行了比选,最终推荐采用泡沫轻质土方案。在此基础上,介绍了泡沫轻质土路堤强度、重度、抗滑、抗倾覆、护壁、顶面调平、护栏设置等设计要点。

软土地层地下空间逆作施工变形控制关键技术及应用

我国软土分布广泛,基坑开挖易诱发工程灾害。项目组针对软土地层地下空间开发中逆作基坑土方开挖和水平结构施工速度慢、挡墙暴露时间长、软土流变效应影响加剧、混凝土水平支撑结构收缩徐变显著等因素导致变形偏大、环境影响突出等工程问题,建立了系统的软土地层逆作基坑变形和稳定分析理论,研发了逆作基坑变形控制的系列核心技术,建立了“实时监测→快速反演→伺服调控”的基坑变形全过程监控体系,较好解决了软土地层地下空间逆作施工变形控制的关键难题。首次将逆作技术应用于软土地基既有建筑地下增层,提出了既有建筑地下增层的变形控制技术。项目成果已成功应用于200余项大型地下空间工程,经济效益和社会效益显著。

考虑黏性的液化土中水平振动桩基桩顶阻抗研究

建立了三维黏性流体-桩-土体相互作用分析模型,对简谐激振水平动荷载作用下的液化土中桩基振动响应问题进行解析研究。将桩周液化土体视为黏性不可压缩流体,建立流体运动方程,利用亥姆霍兹分解和分离变量法并结合流体边界条件和桩-流体位移、速度连续条件及桩身边界条件,求得了黏性流体动压力及流体速度势解析表达式,从而得到桩身阻力表达式。用饱和多孔介质模型模拟饱和未液化土层,在已有饱和未液化土层振动响应解析解的基础上,推导得出上覆黏性液化流体,下层土体为饱和未液化土中水平振动桩基桩顶阻抗解析解。与已有的水中悬臂梁自由振动解析解对比,验证提出的模型解的正确性,最后分析了流体黏滞系数、桩长、桩土模量比对桩顶阻抗的影响。结果表明,忽略液化土体的黏性特征会高估桩基础桩顶的刚度阻抗,低估其阻尼阻抗。

宁夏固原原州区土壤及农作物硒地球化学特征及其研究意义

硒(Se)是人类和动物必需微量元素之一,为科学预测作物硒含量,实现富硒土地资源合理开发利用。本研究系统采集并分析了13042个表层土壤样品和313套玉米、164套马铃薯及其对应的根系土样品,研究了该区土壤Se含量分布特征及影响因素,分别建立了马铃薯、玉米可食部分Se含量的BP神经网络预测模型,对富Se农作物种植区进行了合理规划。结果表明:土壤Se含量均值是0.164μg/g,空间分布不均匀,研究区内清水河平原地区出现富硒区且连片分布。研究区土壤硒元素含量主要受其成土母质控制,岩石经风化剥蚀、随河水迁移和农业灌溉,伴随着有机质含量增加,造成第四系冲洪积平原Se含量增加。研究区马铃薯、玉米籽实富Se率分别为82.32%和38.02%,且重金属含量不超标,具备开发富硒农产品的潜力。农作物籽实Se含量主要与根系土中Se、S、pH和有机质含量有关,通过作物籽实Se含量预测模型规划出研究区富Se马铃薯种植区面积为1050.11 km^(2),富Se玉米种植区面积19.19 km^(2)。该认识可为当地富硒农产品种植区规划及作物种植调整提供依据。

桩顶荷载对软土地基-群桩基础动力相互作用的影响与机理分析

设计并实施了软黏土地基-群桩基础体系的动态离心模型试验,通过设置两组不同桩顶荷载的模型预制桩,在50g重力加速度环境下,获取了天然地震动作用下软黏土层的加速度、承台横向位移及桩身弯矩,并据此推导计算了桩身竖向变形、桩土相对位移与桩周土抗力,分析研究了桩顶荷载对软黏土-群桩基础体系地震动响应的影响及作用机理。结果表明:①在地震作用下桩身弯矩的反应结果比较复杂,当桩身弯矩沿深度方向出现唯一零点时,桩身弯矩随埋深的增加呈现出先减小后增大又减小的趋势,且桩顶荷载增加时出现这一情况的概率提高了7.58%;②桩顶荷载对桩身弯矩有一定的影响,桩顶荷载增加时,桩身弯矩的最大值随之减小7%,桩周土抗力随之增大25.32%;③软黏土发生震陷时,土体相对位移在桩-土相互作用中起主导作用,桩周土抗力与桩身弯矩的最大值均出现在土体相对位移最大值附近。

顶部灌浆导管架桩基在黏土地基中的竖向承载特性研究

[目的]顶部灌浆导管架桩基是海上风电导管架在黏土海床中的一种新型基础应用型式。由于灌浆段能承担部分载荷,其受力变形机制与管桩有显著差异,现有设计常忽略基础中各部分的承载力分担情况,仅当空心管桩处理,忽略了灌浆段的作用。[方法]文章对比了现有海洋桩基础和中尺度基础的承载力计算公式,分析了不同公式对顶部灌浆导管架桩基的适用性;采用有限元方法建立了黏土海床中的顶部灌浆桩基数值模型,通过与现场试验、离心模型试验结果对比验证模型的有效性;最后基于有限元结果分析了适用于顶部灌浆桩基的竖向承载力计算公式,探究了不同地层强度分布和不同长径比下的基础承载特性与分担规律。[结果]结果表明:对于不同表层强度的强度线性增加土层,随着表层强度的增加,灌浆段承载力也随之增大,但灌浆段承载力占比逐渐减小;在相同土层情况下,随着桩基入土深度的增加(长径比的增大),灌浆段承载力占比也逐渐减小。[结论]综上所述,灌浆段的存在可以增加导管架桩基的竖向承载力,对于导管架桩基工程的优化具有参考意义。

大气CO_(2)浓度缓增对冬小麦土壤呼吸的影响

为研究大气CO_(2)浓度缓增对冬小麦(Triticum aestivum)土壤呼吸的影响,基于开顶式气室组成的CO_(2)浓度自动调控平台,在2017—2019年开展了两季冬小麦CO_(2)浓度缓增试验.每季试验在背景大气CO_(2)浓度基础上(CK,对照),均设置了CO_(2)浓度缓增处理(C_(80)和C_(120),即从2016年起逐年增加40μmol·mol^(-1),至2017—2018年和2018—2019年冬小麦生长季CO_(2)浓度分别为CK+80μmol·mol^(-1)和CK+120μmol·mol^(-1)).采用静态暗箱-气相色谱法测定土壤呼吸速率.结果表明:CO_(2)浓度缓增没有显著改变土壤呼吸的季节变化规律,但是会显著影响冬小麦旺盛生长期的土壤呼吸速率.在2018—2019年冬小麦抽穗-扬花期,C_(120)处理使土壤呼吸速率显著增加50.2%(P=0.008),且使得生长季土壤碳排放显著增加25.9%(P=0.044),而在2017—2018年冬小麦生长季,与CK相比,C_(80)处理对土壤呼吸没有显著影响.土壤呼吸与土壤温度呈指数正相关,与CK相比,CO_(2)浓度缓增降低了土壤呼吸对温度的敏感性.研究表明,CO_(2)浓度缓增120μmol·mol^(-1)增加了冬小麦生长季土壤碳排放.

顶管近距离穿越对近接高架桥桩施工的影响研究

近接高架桥桩施工现场位于繁忙道路上或其他狭窄区域时,使得施工设备、材料和人员的机动性受到限制,并增加施工作业的难度。为确保近接高架桥桩施工的安全性,文中就顶管近距离穿越对近接高架桥桩施工的影响展开研究。首先,介绍了顶管近距离穿越项目的概况,获取顶管施工区域与高架桥之间的位置关系;其次,分析了顶管近距离穿越施工过程中产生的土体扰动效应;最后,根据设计的顶管近距离穿越施工流程,使用线弹性模型和Mohr-Coulomb模型进行桩体与隧道衬砌模拟和土体应变应力关系模拟,并建立顶管和高架桥的有限元模型完成数值模拟。经验证,文中研究的模拟结果与实际结果基本相符,表明所提方法具有较高的模拟精度。