隧道施工引发粉土地面沉降模拟与分析

为研究黄泛区粉土地层内开挖双线地铁隧道对地上及其周边地面沉降的影响,以某双线地铁隧道开挖工程为例,考虑地下水、隧道间距对地面沉降的影响,采用流固耦合数值方法和理论分析方法对隧道施工引起的地面沉降规律进行分析。将数值模拟数据与Peck公式进行反演计算,并考虑隧道间隔和埋深的影响提出修正Peck公式,再结合叠加原理建立适用于双线隧道开挖引起地面沉降的修正叠加公式。结果表明:隧道开挖扰动地层将引起超静孔隙水压力现象;数值模拟与理论计算得到隧道间隔为4 m时,地面沉降曲线呈现“V”型,隧道间隔为8 m、12 m时,则沉降曲线呈现“U”形;粉土内开挖双线地铁隧道,地面容易受到扰动且沉降量大,随着隧道间距的增加,隧道上方土体沉降量逐渐减小;基于修正Peck公式计算结果与数值模拟结果基本一致,相对误差在3%左右,表明该公式具有很好的实用性。研究可为粉土地区隧道及地下工程建设提供理论依据和技术支撑。

鲁西南黄泛区耕地格局变化特征及其影响因素

[目的]探讨鲁西南黄泛区耕地的空间格局、变化特点及其影响因素,为区域耕地保护提供科学依据。[方法]基于2m高分遥感影像,结合野外调查和《菏泽市统计年鉴》,采用遥感解译、重心模型、冷热点分析、地理探测器等方法,分析2019—2022年鲁西南黄泛区耕地空间分布、重心迁移、年际变化特征及影响因素。[结果](1)2019—2022年鲁西南黄泛区耕地面积占区域60%以上,每年均存在耕地流失现象,流失面积呈现逐年递减趋势,郓城县耕地面积减少最多,达18.28 km^(2),鄄城耕地动态度变化最大,达-2.26%;耕地重心整体向东北方向迁移。(2)耕地流出面积高于流入面积,主要流出方向和流入方向均为建设用地和林地,耕地变动最集中的区域主要分布在曹县南部。(3)对耕地变化影响最强的单因子是农村从业人员(X_(5)),最强的双因子交互组合是农村劳动力资源数(X_(4))和城镇居民人均收入(X_(6))。[结论]鲁西南黄泛区2019—2022年耕地流失是经济社会因子为主的多因子综合作用的结果。

黄河淤背区高等级公路路基沉降及其对大堤安全的影响分析

为评价淤背区新建道路沉降对黄河大堤安全的影响,基于黄河淤背区路用粉土试验结果,提出黄河淤背区粉土累积应变预测模型和路基沉降计算方法。结合路基内部应力计算结果,采用分层总和法对循环荷载作用下淤背区路基沉降与路堤填筑引发的施工期沉降进行计算分析。结果表明:车辆通行初期沉降发展较快,对大堤影响显著,沉降主要集中在路基上部50 cm内。沉降和大堤安全受汽车轴重和超载影响显著,车流量影响次之,路堤高度和地下水埋深影响较小,沉降与超重倍数成幂函数关系。路堤高度每增加1 m,施工期沉降增加约50 mm。路基总沉降量随车重、路堤高度、车流量、超载倍数的增大而增大,随地下水埋深的增大而减小;工后沉降比随轴重、超载倍数、车流量的增大而增大,随路堤高度增加而减小,且近似成反比例关系。为保证大堤安全,淤背区路段应控制车辆轴重、超载及车流量。

黄河冲积粉土的渗透特性研究

黄河冲积粉土分布范围广,工程性质差,作为填料时容易出现渗透破坏现象。为研究粉土的渗透特性,以郑州地区黄河冲积粉土为研究对象,在分析黄河冲积粉土基本物理性质和颗粒级配的基础上,实验研究不同压实度粉土的渗透系数,并验证了常用渗透系数经验公式对黄河冲积粉土渗透系数预测的适用性。研究结果表明:郑州地区黄河冲积粉土颗粒以粉粒组为主,其渗透系数随压实度的增大而减小,大致与压实度呈负指数关系;此外,修正kozeny-carman公式更适于预测压实黄河冲积粉土的渗透系数。

济南城区段黄河淤背区土地利用规划探讨

淤背区是黄河防洪工程重要的组成部分。本文系统介绍了济南城区段黄河淤背区开发利用现状,深入分析了淤背区开发中存在的主要问题,提出了以黄河生态景观线建设为主导,合理开发利用淤背区土地资源,因地制宜大力推进种植业,搞活防汛抢险物资仓储业,积极发展黄河水生态旅游业等土地利用规划建议,为科学开发利用淤背区土地提供借鉴。

MICP加固粉土的渗透特性及微观机理

针对黄河冲积平原地区的粉土颗粒均匀、黏聚力低、水稳性差,雨季时易出现水害,然而现有加固方法环保性不足的问题,利用绿色环保的微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbially Induced Calcite Precipitation,MICP)技术进行加固.首先,选用巴氏芽孢杆菌作为微生物,通过多轮注浆制得MICP加固土样.然后,采用三轴渗透试验研究其渗透特性.最后,结合其内部碳酸钙含量测定、电镜扫描结果揭示微观机理.研究结果表明:MICP加固可使粉土渗透系数降低96%;渗透系数和其内部平均碳酸钙产量之间呈线性关系,且渗透系数随胶结液浓度和加固轮数的增加而降低,但趋势逐渐变缓.MICP反应在粉土中产生的碳酸钙晶体为菱形聚合物,且主要分布在粉土颗粒表面、土颗粒间孔隙及孔喉处,起到覆膜、粘连和封堵作用,进而降低渗透系数.相关研究成果可为MICP技术在改良加固粉土中的应用提供理论支持和技术参考.

矿渣-钢渣-脱硫石膏-水泥稳定粉土的强度及固化机理

采用矿渣、钢渣、脱硫石膏和普通硅酸盐水泥联合制备固化剂,对黄河冲积粉土进行改良固化,在提高工业废渣资源化利用的同时,以期解决黄河冲积粉土强度低、水稳性差等路基工程应用难题。首先,基于无侧限抗压强度试验、水稳性试验和干湿循环强度试验探究固化剂掺量和养护龄期对固化粉土强度的影响规律,确定固化剂的最优掺量;其次,针对最优固化剂掺量的固化粉土,开展不同龄期固化粉土的渗透性试验,同时结合核磁共振测试、矿物成分分析以及电镜扫描,揭示固化粉土的矿物成分及微观结构的演化规律。研究结果表明:矿渣-钢渣-脱硫石膏-水泥固化粉土的最优掺量为干燥粉土质量的10%;固化粉土的水化产物主要为水化硅酸钙凝胶(C-S-H)和钙矾石晶体(AFt);水化产物的粒间胶结和填充作用使土颗粒间形成致密结构,增强了固化粉土的力学强度、水稳性和抗渗性能。

县域尺度风力侵蚀栅格计算结果落地研究

[目的]探讨基于栅格侵蚀数据确定风力侵蚀地块的状况,为县域尺度侵蚀计算和水土流失栅格计算结果落地等工作提供参考。[方法]以黄泛平原风沙区河南省兰考县为例,基于耕地风力侵蚀模型,采用栅格计算和软件判断方法,结合野外验证,探讨县域尺度风力侵蚀栅格计算结果落实到地块的状况。[结果](1)栅格计算的兰考县耕地风力侵蚀面积为125.91 km^(2),涉及1259128个栅格,侵蚀模数集中分布在200~400 t/(km^(2)·a)。(2)软件判断法统计的耕地风力侵蚀面积为125.08 km^(2),涉及2284个地块,侵蚀模数集中在200~400 t/(km^(2)·a);超过50%流失比例的地块占风力侵蚀地块总数的96%,100%流失比例的地块面积分布在0.00004~0.6 km^(2)。(3)在面积相对误差上,软件判断法与栅格计算法相对误差为0.66%,城关镇最大,达136.50%,张君墓镇最小,为0.56%;在空间分布上,软件判断法比栅格计算法聚集度指数高、离散程度低,空间分布集中、连续性强。(4)野外验证中,34个风力侵蚀地块强度与软件判断法相符,一致率为68%。[结论]在控制耕地地块面积的前提下,软件判断法将栅格计算风力侵蚀结果落实到地块方法可行,结果基本合理。

黄河冲积粉土地区深基坑变形三维有限元分析

依托黄河流域冲积粉土地区深基坑工程,采用大型岩土工程有限元软件PLAXIS 3D建立了深基坑三维有限元模型,土体采用硬化土本构模型,分析了基坑开挖对围护结构及周边环境变形的影响,研究了围护桩嵌固深度及地下水位对基坑围护结构变形的影响。结果表明:采用硬化土本构模型能较好地预测黄河流域冲积粉土围护结构的变形和周边沉降;随围护桩嵌固深度增大,基坑围护结构水平位移减小,但减小的幅度也越来越小;考虑降水的基坑围护结构水平位移远小于不考虑降水情况,应做好降水措施,防止围护结构变形过大。

黄泛区粉土工程特性及其改性固化研究进展

黄泛区粉土主要分布于山东、安徽、河南和江苏等地区,是由黄河泛滥、改道沉积而形成。在黄泛区的公路工程中,该种类型粉土常被用作路基填筑材料。本文聚焦黄泛区粉土的路用工程特性,对粉土的矿物组成、粒径分布、界限含水率、静动力学特性及冻融特性进行总结。在此基础上,探究了粉土改性固化的方法,对无机类固化剂、有机类固化剂以及生物酶固化剂改性固化粉土的作用机理、力学强度和耐久性等方面进行综合分析。从粉土的改性固化效果来看,无机类固化剂对粉土的固化效果在早强、水稳性和冻稳性等方面存在明显差异;复合类固化剂具有成本低,稳定性好等特点,在实际工程中较为广泛采用;生物酶类固化剂由于技术成熟度尚待提高,目前尚未在公路工程中大规模推广应用。但由于生物酶类固化粉土的方式具有绿色、低碳、环保等优势,综合建议:在夯实和扩宽复合类固化剂类型及应用范围的基础上,稳步提升和改善生物酶类改性固化粉土技术,在保证改性粉土优良的路用性能的同时,为我国的碳中和规划作出贡献。

黄河下游淤背区膨润土保水层试验研究

针对黄河下游防洪工程淤背区保水能力弱、生态林生长能力差的问题,采用膨润土作为保水材料设置保水层方案(纯膨润土薄铺保水层、沙土-膨润土混合保水层、无保水层)并进行现场试验,研究不同膨润土保水层对土壤含水率和植被生长的影响,通过数据分析与评价确定最优保水方案。试验结果表明:膨润土保水层能提高淤背区表层土壤平均含水率4%~12%,植被各项生长指标同比提高4%~17%。利用TOPSIS综合评价法对3种方案进行对比表明,薄铺方案最佳,即在盖顶土与淤沙之间铺一层厚度约1.5 cm的膨润土后,淤背区表层土壤的保水持水能力显著提高,植被生长环境得到改善。

鲁西黄泛区淤积粉土动力特性研究

鲁西黄泛区淤积粉土与其他地区粉土有较大差异,其在偏压影响下的抗液化特性尚不明确。开展了不同围压、偏压和幅值工况的动三轴试验,重点分析了围压及偏压对动强度、动剪切模量和阻尼比的影响规律。试验结果表明:围压与偏压对鲁西黄泛区淤积粉土动强度的影响较大且规律性明显,动强度曲线随围压和偏压的增加逐渐升高;相同动剪应变下,动剪切模量比随着围压及偏压的增大而增大;阻尼比随着偏压的增大而逐渐降低。

基于室内试验的黄泛区土质力学参数研究

鉴于黄泛区公路路基路面病害多发情况,依托某高速公路,按规程对现场路基填土采样分别进行了颗粒分析试验、界限含水率试验、承载比(CBR)试验和三轴压缩试验,确定了该类土的颗粒级配、界限含水率、CBR值、粘聚力和内摩擦角,并提出了该类土的压实建议,可为黄泛区公路路基的设计与施工提供参考。

黄泛平原区不同土地利用方式下的土壤养分状况分析

选取黄泛平原区菜地、水浇地、果园和有林地4种不同的土地利用方式,通过野外调查与室内分析,研究不同土地利用方式对土壤养分的影响。结果表明:土壤pH值有林地与果园相对较高,水浇地和菜地较低,均呈弱碱性;土壤有机质、速效钾、有效磷和全氮含量均受土地利用方式影响较大,并且均为菜地含量最高,水浇地次之,林地含量最小,土壤缓效钾受土地利用方式影响不显著;土壤有效硫含量由大到小为菜地>水浇地>果园>有林地,与有机质相同;有效锌、有效铜和有效铁在水浇地中含量较高,有效猛、有效钼和有效硼在有林地中含量较高,菜地的微量元素含量普遍较低。

黄泛区非饱和砂质粉土的土-水特征曲线试验研究

为了确定黄泛区非饱和砂质粉土的土-水特征曲线,以开封市朗润园小区的地下土为试验对象,通过滤纸法对其进行了室内试验研究,并利用Van Genuchten模型对试验测定出的土-水特征曲线进行了拟合。研究结果表明:非饱和砂质粉土的进气值约为9.5kPa,残余饱和度对应的吸力值约为73.5kPa,非饱和土的减饱和过程具有明显的阶段特征。根据拟合出的含水率和吸力之间的函数关系,可以预测黄泛区非饱和砂质粉土的土-水特征曲线。

木质素-石灰改良黄河冲积粉土的力学特性

为了使低液限黄河冲积粉土达到铁路路堤填料要求,采用木质素和石灰对其进行改良。通过一系列土工试验对比不同改良剂的改良效果和影响规律,获得合理的改良剂和掺入比;利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观测土样微观结构的变化,揭示干湿循环对其微观结构的影响。结果表明:石灰掺量在3%~4%、木质素与石灰的配合比控制在2∶1~3∶1时,木质素-石灰改良粉土可达到铁路路堤填料的强度要求,且木质素与石灰的掺入比为2∶1时改良效果最好;木质素和石灰的掺入,使得黄河冲积粉土的黏聚力和内摩擦角增加、水稳性提高、微观结构更为稳定;当木质素和石灰掺入比为6%∶3%时,木质素-石灰改良粉土具有更好的抵抗干湿循环的能力。

黄河冲淤特性“相对清水冲刷、相对浑水淤积”

本文回顾总结了以往对黄河干支流河道冲淤特性的研究情况 ,利用所提出的冲淤临界流量与含沙量的关系与渭河下游、黄河下游进行了对比。以此为基础 ,勾画出了黄河干支流冲积河道“相对清水冲刷、相对浑水淤积”的物理图景 ,提出了多沙河流“相对清水冲刷、相对浑水淤积”

黄河中游多沙粗沙区区域界定

三门峡水库和黄河下游河道主要淤积物是粒径d≥0.05mm的粗泥沙。黄河中游多沙区有11.92万km^2,粗沙区7.86万km^2,两者套绘在一起的多沙粗沙区面积7.86km^2。重点治理该区严重的水土流失,是减少黄河下游淤积的关键。

引黄灌区灌淤土氮素淋失特征土柱模拟研究

采取土柱模拟实验的方法研究了不同施氮强度对宁夏引黄灌区灌淤土中氮素淋洗损失特征,以期为氮素淋失控制和合理施用提供科学依据。试验设5个氮水平,分别为对照处理（N0）、常规氮水平300 kg·hm^-2（N300）、优化氮水平（N240）、2倍常规氮水平（N600）、2倍优化氮水平（N480）。试验结果表明：不同施氮水平淋洗液中NO3--N的浓度表现出先升高后降低的趋势,浓度峰值出现的时间随施氮水平增加逐渐后移,NO3--N是氮素淋洗损失的主要形态,而NH4＋-N的淋失损失主要出现在淋洗前期,增加施氮量可以推迟各形态氮素峰值出现时间,增加淋失风险。N240,N300,N480和N600处理总氮累积淋失量分别为94.53、128.02、222.06 kg·hm^-2和268.6 kg·hm^-2,淋洗损失比例分别为39.38%、42.67%、46.26%和44.77%,当季施入稻田土壤的氮肥极易淋洗到100 cm深度以下,成为浅层地下水的潜在威胁。施入到灌淤土的氮素有39.38%-46.26%通过淋洗途径损失,各处理总氮累积量淋失规律服从对数方程Yt=a＋blnt（R2=0.927-0.975）。

黄河下游引黄灌区管道输水不淤流速的计算方法

基于黄河下游泥沙观测数据,采用B C科诺罗兹公式、瓦斯普公式、何武全经验公式和张英普经验公式,计算并分析不淤流速。结果表明,管道输水不淤流速的上限为何武全经验公式,下限为B C科诺罗兹公式;工程设计中可采用瓦斯普或张英普经验公式,计算不淤流速。