大断面组合式顶管机掘进排渣离散元仿真

顶管法已在地下工程中广泛应用,但对新型超大断面组合式顶管机掘进排渣过程中土体的运动和力学响应仍缺乏研究。建立了世界最大断面组合式顶管机的等尺寸模型,利用离散元法模拟顶管机的掘进排渣过程,研究排渣速度对土体运动行为和力学响应的影响。模拟结果表明,最佳的掘进-排渣速度比约为0.6 cm/rev,土仓流动性受上下两个半截面底部两侧刀盘的影响,滞排时土压随掘进累积增大,存在地表隆起倾向;超排时土压小于静止土压力,上覆土体随掘进由局部破坏发展为整体破坏。

固化渣土材料力学性能试验与微观机理研究

城市地下空间的营造与开发会产生大量的盾构渣土,传统的渣土处理方式对生态环境和资源保护带来重大挑战,将胶凝材料和盾构渣土结合后制备的再生固化充填材料(RSS-ER)可有效地解决这一难题。在确定水固比为0.35前提下,选择矿粉、粉煤灰和硅粉进行不同的正交组合,并开展不同配合比RSS-ER的流动性试验、无侧限抗压强度试验及微观结构试验。研究表明:RSS的流动性可满足一般回填工程中对于充填材料的要求;RSS-ER的无侧限抗压强度与养护时间呈正向关系,且室内常温养护的试件强度高于水下养护的试件;渣土骨架间的孔隙被水化产物C-S-H凝胶和C-A-S-H凝胶充填,是RSS-ER整体性及强度得以提高的原因。

大粒径富水卵石、漂石土地层大直径土压盾构掘进关键技术

为解决大直径土压盾构在大粒径富水卵石、漂石土地层条件下刀盘刀具磨损严重、刀盘被卡、地表塌陷、渣土喷涌等工程难题,结合都四山地轨道交通项目DSZQ-1标永丰站—蒲阳站区间盾构隧道工程的施工情况,从盾构选型设计、超前地质预警处理、掘进参数选择、渣土改良、螺机防喷涌等方面进行研究,总结出都江堰地区大粒径富水卵石、漂石土地层大直径土压盾构掘进关键技术,为后续工程在此类地层施工提供了借鉴依据。

软弱地层盾构渣土制备同步注浆浆液及工程应用

依托苏州市轨道交通8号线隧道工程,采用软弱地层盾构渣土制备同步注浆浆液以减少渣土排放。基于室内试验,测试了渣土浆液的强度、初凝时间、稠度、泌水率等指标,并通过现场试验,将渣土浆液用于盾构隧道壁后注浆。结果表明:渣土浆液能够满足同步注浆浆液性能要求,软土地层盾构渣土可以通过调节配比等方法改善其性能,证明了利用软土地层中土压平衡盾构渣土制备同步注浆浆液的可行性。渣土浆液已用于苏州轨道8号线盾构掘进过程中同步注浆,能较好地控制盾构沉降及管片上浮。盾构渣土制备同步注浆浆液可减少每公里盾构成本约75万元,降低10%渣土排放量,具有良好的经济和环保效益。

高能量冲击下淤泥土体能量传递规律试验研究

以往动力排水固结室内模型试验,通常冲击能量低,软土物理力学响应激发不够,难以寻求与工程实践相符的能量传递规律。利用可提供高冲击能的多向高能高速电磁力冲击智能控制试验系统,对淤泥类超软土进行静动力排水固结模型试验,获得了高能量多遍冲击作用下竖向与表层水平向能量传递规律:(1)冲击荷载下浅层土中相应土压增量始终最大,但随着夯击遍数增加,其下土层土压增幅随之相对增大;而就土层压缩量而言,首遍夯击下浅层土最大,此后中层与深层之值均大于浅层土之值,且其比值随着夯击遍数增加而增大,表明了主要压缩区向下移动;(2)静动力排水固结法中,冲击能量初始主要作用于浅层,此后随着淤泥力学性质不断沿深度方向改善,能量逐渐向下传递以主要加固下层及深层土体;(3)夯击作用下土层表面同一位置处竖向质点振动速度最大,径向次之,环向最小,且在一定的距离处趋向同一稳定值;振动加速度亦呈现相同的变化规律;模型试验得到的振动主要影响范围与实际工程一致。

三峡库区土壤颗粒、养分及其耦合效应的移土培肥响应特征

三峡库区移土培肥工程通过对淹没区表层土壤资源的二次分配和有效利用,对工程覆土区的生态效益和潜在经济效益有重要的影响。采用差异显著性及相关性等统计学原理的方法,对比分析三峡库区重庆段开县4种主要土地利用类型/覆被条件下,土壤颗粒、养分及其耦合效应的移土培肥响应特征。结果表明:(1)采用移土培肥和未采用移土培肥相比较,4种土地利用/覆被类型土壤养分整体均值的增加范围为5.3%～142.9%;土壤颗粒分布中,粉粒含量的总体均值减少了3.8%～32.7%,而粘粒增加了30.1%～325.2%;土壤可蚀性K值总体均值的比值在(1∶1.042)～(1∶1.440)之间。(2)养分均值在组间和组内都大致表现出差异显著(P<0.05);土壤颗粒分布在组间比较中,除收割地外的其他3种土地利用/覆被类型土壤,仅粘粒含量存在差异显著,而在组内比较中,砂粒和粉粒都表现出差异显著;在土壤可蚀性K值的组间和组内比较中,仅有收割地的土壤可蚀性K值存在差异显著性。(3)在采用移土培肥工程措施后,豌豆地、红薯地以及柑橘地这三类土地利用/覆被类型的土壤颗粒分布对土壤侵蚀敏感强度的影响要高于其土壤整体养分的影响;而对于收割地,则是其土壤整体养分的含量对土壤抗侵蚀能力的贡献比土壤颗粒分布的贡献更大。

湛江海域结构性海洋土的工程特性及其微观机制

对琼州海峡湛江海域的一种海洋土的基本性质进行了系统的试验研究。该海洋土的物理性质较差 ,按土质分类属于淤泥 ,但其压缩变形特征与强度指标有别于一般性淤泥或淤泥质土 ,表观先期固结压力pc 值为 10 0～ 12 5kPa ,无侧限抗压强度qu 达 5 0kPa左右 ,灵敏度大于 12 ,抗剪强度也相对较高 ,具有一定的结构强度 ,是一种结构性软土。初步从矿物组成、物理化学性质、胶结特性与孔隙结构特征几方面分析了其特殊工程性质的微观机制 。

几种工矿废渣改善土壤供硅能力的效果

施用硅肥可以改善土壤硅素肥力状况,提高水稻产量,改善稻米品质,增强水稻抗性,利用工矿废渣生产硅肥还能产生良好的生态环境效益。本研究采用室内模拟与盆栽试验的方法,研究了高炉渣、粉煤灰和金刚石矿渣作硅肥施用对水稻土供硅能力的影响。结果表明,在北方酸性水稻土上施用废渣使土壤硅素释累积放量显著增加,明显改善土壤的供硅能力,促进水稻对硅素养分的吸收,上述效果随废渣用量增加而更为明显,且高炉渣的效果要明显好于粉煤灰和金刚石矿渣。另外,五种废渣的不同施用量与植株含硅量增加率之间均满足对数正相关关系,对数项系数a与127d的硅素累积释放量之间存在极显著的线性正相关关系,说明土壤硅素累积释放量可以评价施用过废渣的土壤的供硅能力,能够反映废渣作硅肥的适宜性。

有机基质对番茄生长影响的研究

以草炭土(PS)、蚯蚓粪(ED)、牛粪(CM)做基质肥料,炉渣做基质,并加入蚯蚓(E),按肥料与炉渣2∶3的体积比组成8种有机基质配方,分别是:1 PS2、ED3、CM4、CM+20E5、ED∶CM=1∶1+20E6、ED∶CM=1∶1+10E7、ED∶CM=1∶2+20E8、PS∶ED∶CM=1∶1∶1,在光照室内利用盆栽试验研究了不同基质对番茄产量和品质的影响,以筛选利于番茄生长的优质基质。结果表明:番茄的产量处理5最高为304.63 g,其次是处理7、48、分别为146.151、40.401、36.45 g,再次是处理2、63、分别为126.511、20.019、1.17 g,最低是处理1为31.32 g;番茄的糖酸比以处理8最高为7.23,其次是处理5为6.73,再次是处理21、、67、4、分别为3.983、.71、3.66、3.63、2.79,最低是处理3为1.53。综上所述,最好的基质和肥料配方为处理5基质肥料比例1∶1的蚯蚓粪和牛粪并加入20条蚯蚓,能够满足番茄生长的需要。

温州软土水泥土强度特性规律的室内试验研究

通过温州粘土水泥土与温州淤泥质水泥土室内抗压强度正交试验,得到水泥土性能的一些规律,例如,在相同掺合量、相同养护龄期时,粘土水泥土的抗压强度均大于淤泥质水泥土,但其差值在低龄期时很小,而在高掺合量时却同龄期几乎无关。

青岛滨海海积淤泥水泥土力学性能及变形特性试验研究

为研究青岛滨海及环胶州湾地区海积淤泥形成的水泥土的力学性能及变形特性,开展了一系列配合比试验。试验结果表明,试样尺寸对水泥土抗压强度影响较小。水泥土的无侧限抗压强度随着龄期的增加而增大,近似呈双曲线关系,利用水泥土中总的灰水比和任意时间的水泥土无侧限抗压强度可预测水泥土的长期强度。水泥土的无侧限抗压强度随着水泥掺入比的增加而增大,呈线性相关,可通过经验公式进行预测。在使用高抗硫酸盐水泥时,当其掺入比超过15%时才能起到明显的抗侵蚀作用。此外应该适当提高水灰比以获得更高的水泥土强度。

不同竖向排水体下淤泥地基冲击能传递规律模型试验研究

静动力排水固结法中,土体固结效果与排水体间距有很大关系。为研究高能量冲击下不同排水体间距设置对软土能量传递规律影响,利用多向高能高速电磁力冲击智能控制试验系统,在模型箱中设置多组不同排水体系,对淤泥土进行静动力排水固结模型试验(1︰30相似比),获得了高能量多遍冲击作用下不同排水体系中能量传递规律:(1)冲击荷载作用下,非插板(无人工排水体)区产生的孔压难以消散、附加应力难以沿埋深方向往下传递,而插板区则可,但其传递需要经历一定夯击遍数;插板较密区比插板较疏区的孔压更易消散,其工中沉降更大;(2)插板区软土层是由上至下逐步加固的;插板越密,随着夯击遍数增加,能量在软基深层分布的比例越大,且深层最终能量增量占处理厚度总能量的分布比例最大,表现出主要压缩区向下移动趋势更为明显。试验表明,排水体设置是必要的;在给定条件下,插板越密,越有利于地基深部的加固。上述结果的重要工程意义在于,当施加足够遍数的夯击且设置相适应的排水体时,对于淤泥类高含水量软土地基,运用静动力排水固结法,可加固深厚淤泥地基。

钢渣对辽宁地区水稻土壤镉素吸收的影响

硅素肥料降低重金属毒性和减少重金属在植物体内积累的研究报道尚不多见。因此,开展这一领域的研究工作,将为合理应用硅素肥料修复、利用被重金属污染的土壤提供重要的理论依据。试验通过对辽宁不同地区水稻土施加钢渣,来研究钢渣对土壤吸附镉的影响。试验结果表明:施用钢渣能够增加大石桥、辽中、抚顺地区土壤对镉的吸附能力,而对盘锦、康平、苏家屯地区吸附能力影响不大;土壤对镉的等温吸附曲线,符合Langmuir等温吸附方程和Frendlich等温吸附方程,且加入钢渣前后,最大吸附量和吸附常数在不同程度上发生变化。

重庆市三峡库区移土培肥工程的后评价研究

为土地整理项目提供参考依据,以重庆市三峡库区移土培肥工程为例,构建了包括工程技术、经济、社会、生态效益指标的项目后评价指标体系,并运用层次分析与模糊综合评判相结合的方法,得到移土培肥工程的后综合评价结果。结果表明:移土培肥工程实施后的综合评价结果为良,大部分目标已实现;相比较于其他3种指标而言,生态效益指标评价相对较差;公众满意度等问题也应受到更多重视。结论:该评价方法较科学合理,研究结果可靠。

三峡库区土地整理“移土培肥工程”设计研究--以兴山县峡口镇为例

随着三峡水库蓄水,库区大量良田被淹没,导致土地资源与生态环境面临着严峻形势。在此背景下,库区在土地整理中实施了"移土培肥工程",创新了土地整理的理念和模式,具有重要的研究价值。在目前我国还没有形成一套成熟的"移土培肥"经验和工程设计可供参照的情况下,总结了这一土地整理模式所包括的工程设计,并以湖北省兴山县峡口镇为例,研究了其中所特有的取土、覆土培肥工程设计与关键的"坡改梯"工程设计,以期为三峡库区土地整理实践工作的进一步开展提供参考,同时,对我国土地开发整理实践中积极探索建设占用耕地耕作层剥离与利用方面,也能起到示范作用。

剪切应变速率对淤泥土力学性状影响试验研究

为研究剪切应变速率对高含水量淤泥土力学性状的影响,运用SPAX-2000真三轴测试系统进行了不同周围压力和不同应变速率的固结不排水剪切试验,分析了淤泥土不排水抗剪强度和孔隙水压力随应变速率的变化规律。试验结果表明,高含水量淤泥具有"应变速率软化"现象。在剪切过程中(应变速率为10-6/s～10-2/s),淤泥土不排水抗剪强度随剪切应变速率增长而增长,符合指数变化规律;根据试验数据,建立了经验方程式,并求得其应变速率参数ηe1为0.130 5,ηe2为0.131 9;当变率增长10倍时,淤泥土的不排水抗剪强度增长率为13.12%。不同于强结构性黏土,淤泥土的强度随剪切应变速率呈渐进性变化,未出现明显临界速率转折点。在加载初期,孔隙水压力增长和最大孔隙水压力受应变速率影响较明显;在试验过程中,孔隙水压力变化具有一定波动性和滞后性。

硅肥和磷肥配合施入对水稻土吸附镉的影响

以辽宁不同地区水稻土为供试土壤,采用静态恒温培养法,研究钢渣和钙镁磷肥配合施入对土壤吸附镉的影响。结果表明:与施用单一肥料相比,配合施入钢渣和钙镁磷肥,大大增强了土壤对Cd2+的吸附能力;土壤对镉的等温吸附曲线符合Langmuir方程;由于各地区的土壤理化性质不同,施用混合肥料的最佳比例也各不同。

高能冲击作用下淤泥水柱效应试验研究

针对笔者早期提出的静动力排水固结法处理高含水量饱和软黏土时存在水柱效应问题,利用多向高能电磁力冲击试验系统,对珠三角的淤泥进行高冲击能静动力排水固结室内模型试验,获得了淤泥力学响应相关规律:(1)土层中部与下部位置之间土压增量差值十分相近,孔压增量之间、土层压缩量之间亦有类似规律,初次验证了水柱效应的存在,即沿地基深度方向因瞬时不可压缩的水柱特性而可将相当部分夯击力传递至地基深处;(2)随着夯击遍数增加,冲击产生的附加应力与土自重比值逐渐增大,有效加固深度相应增加,夯击能可有效传递至地基土体深部。结果表明,当土中设置了竖向排水体系,不但有利排水,而且具有水柱效应,夯击时近似不可压缩的水柱可将冲击能量传递至地基深部软土中,使深层土体较充分排水固结。

三峡库区“移土培肥”工程的水土流失问题浅析

三峡库区"移土培肥"工程在我国是一项全新的工程项目,对库区发展和耕地保护事业的开拓具有重要意义。介绍三峡库区"移土培肥"工程的背景和基本概况,详细论述工程的实施情况,并在此基础上对三峡库区"移土培肥"工程实施过程中可能产生的水土流失问题进行分析并提出相应的对策,对于防止三峡库区"移土培肥"工程的水土流失具有重要的参考价值和指导意义。

三峡水库重庆库区移土培肥的效益分析——以云阳县为例

应用前后对比分析法,对三峡水库重庆库区云阳县移土培肥一期与二期工程进行效益分析;得出移土培肥工程将给三峡库区带来巨大的生态效益、经济效益和社会效益的结论;说明该工程不仅能带动库区经济发展,并对其社会及生态环境产生深远影响。