饱和砂土中DNAPL污染物迁移过程及数值模拟

基于物理砂箱实验所获参数,运用数值模拟Petrasim程序模拟DNAPL在饱和多孔介质中的迁移过程,探究DNAPL在重力和毛细力共同作用下的迁移行为与迁移路径中污染物的分布特征.研究表明:⑴DNAPL污染物入渗前期主要受重力影响呈“液滴”状垂向扩散,在垂向扩散至底部不透水层后,DNAPL在毛细力驱动下开始横向再分布扩散,最后在底部形成长期的“池状”污染源区;⑵通过对比验证数值模拟结果和实验结果,其垂向扩散相对误差范围为-2.96%~5.95%.横向扩散的相对误差范围为0.04%~23.41%.平面污染面积相对误差范围为0.03%~19.39%.表征横向扩散、垂向扩散与污染面积模拟值与实验值差异性的拟合决定系数R2分别为0.8827、0.9919、0.9832,模拟结果与实验值接近,模拟效果良好.结果说明了数值模拟Petrasim程序预测饱和多孔介质中DNAPL迁移行为和污染分布范围的可靠性与准确性.在野外环境中DNAPL泄露污染的污染范围评估与迁移行为预测方面具有广阔的应用前景.

复杂地质条件下基坑支护设计—滇中引水何官营倒虹吸

何官营倒虹吸全长1186 m,采用回填埋管形式,倒虹吸后段158 m长的管道置于饱和粉砂土层中,地下水位浅,地基存在地震液化问题,且该段线路途径东城村,周边部分房屋距离开挖基坑不足20 m,基坑开挖面临饱和粉砂土开挖边坡稳定,施工期地下水位下降,从而影响周边房屋地基稳定。为确保施工期基坑稳定和两侧房屋安全,设计将基坑防渗与支护相结合,经过方案比选后选用钢板桩支护形式。主要介绍了何官营倒虹吸钢板桩支护设计方案比选和结构结算成果。

基于信息扩散模型的砂土地震液化评价研究

饱和砂土地震液化可对建筑物、道路与水力设施等造成严重破坏。因此,合理判别与评价饱和砂土的地震液化等级显得尤为重要。针对实际工程中钻孔样本数据有限、液化等级难以区分等问题,首先选取地震震级、地面加速度、标贯基数、土层黏粒含量和有效应力构建砂土地震液化判别评价系统;其次运用信息扩散模型将判别指标离散成多个点,并将相应信息扩散到各离散点,从而建立砂土地震液化等级判别的模糊信息扩散矩阵;最后结合工程实例进行了合理评价,可为砂土液化防治工程提供借鉴。

饱和砂土不同应力路径下强度及剪胀真三轴试验研究

采用全自动加载真三轴仪对饱和砂土在大主应力方向与沉积方向平行的条件下,在不同固结压力(围压)50kPa、100kPa、200kPa条件下,针对不同应力路径b值取0,0.25,0.5,0.75,1进行真三轴固结排水剪切试验。结果表明:大主应变和偏应力、大主应变和应力比、大主应变和有效应力比的关系基本上表现为光滑的硬化型、理想塑性。个别出现软化型的曲线,软化趋势很弱。在剪切过程中,随剪应力逐渐上升,变形模量逐渐上升,剪切强度也逐渐提高。b=1时曲线界于b=0.5~0.75时的曲线之间。中主应力系数在0.75左右时,曲线斜率达到峰值,且是不同中主应力系数曲线族中的最大值。在中主应力系数b处于区间0~0.5时,b值上升,饱和砂土剪胀性表现越来越显著;在b处于区间0.5~1时,剪胀呈现弱化趋势。整体上对比来看,饱和砂土剪胀特性在高围压状态下不同b值的剪胀性差异更加明显。

饱和粉土地区土钉墙支护问题处理

在饱和粉土地层进行基坑开挖支护工程,由于基坑降水短期内难以排出粉土层内积水,在开挖支护过程中,粉土地层经常出现流水、流砂、坍塌等问题,对基坑安全造成一定影响,因此在遇到此类地层时,应从设计、施工角度重点考虑,提前采取应对措施,以保证基坑安全。论文以某工程为例,采用土钉墙支护,在饱和粉土层位置出现典型的流水、流砂、局部坍塌以及帷幕漏水问题,采取微型桩超前支护、轻型井点降水、砂袋、松木桩、注浆等措施,有效解决了以上问题,保证了基坑及周边环境安全。

广东科学中心饱和淤泥质砂土地基预处理技术的研究与应用

结合正在建设中的广东省重点工程——广东科学中心,针对饱和淤泥质砂土地基存在的工程地质隐患等问题,详细分析该建筑场地对地基的要求,提出动静结合排水固结法处理地基.在进行动力排水固结的现场试验的基础上,采用地基预处理技术处理广东科学中心近38.7万m2的饱和淤泥质砂土地基,并探讨了该新技术的加固机理、设计方法及施工技术等.通过现场监测与检测,结合饱和软土微结构定量研究试验,证明该技术处理饱和软土地基具有良好的效果,可供同类工程参考、借鉴.

适量砒砂岩改良风沙土的吸水和保水特性

该文研究了不同砒砂岩改良风沙土模式下的土壤入渗特征、饱和导水率和水分特征曲线,分析了不同模型对砒砂岩改良风沙土水分特征曲线的适用性和不同改良模式的土壤水力学特征,以期为评价砒砂岩改良风沙土水力学特性以及筛选合理改良模式提供科学依据。结果表明:砒砂岩可以有效降低风沙土的入渗率和饱和导水率,增加风沙土的饱和含水量和滞留含水量,增强风沙土的持水能力。VGM(m,n)模型可以拟合砒砂岩改良风沙土土壤水分特征曲线。同一改良模式下,土壤的入渗率、饱和导水率和饱和含水量随容重增大呈减小趋势;容积含水量在低吸力段随容重增大逐渐减小,在中高吸力段逐渐增大。砒砂岩和风沙土以25∶75比例混合的复配模式,可以有效改良风沙土的吸水和保水特性,可在实践中推广。

氨氮在饱水粉砂土和亚砂土层中吸附过程及其模拟

为在土地处理系统中选择合适保护土层厚度，防止ＮＨ４＋对地下水污染．通过动态土柱试验，研究了ＮＨ４＋在饱和粉砂土层和亚砂土层中的吸附性能。用Ｃａｍｅｒｏｎ平衡－动态吸附模型模拟了ＮＨ４＋在土层中的迁移过程，求得了不同土层和不同浓度条件下模型的各参数值，并求解出不同时刻，不同氨氮浓度条件下的沿程ＮＨ４＋浓度分布曲线。研究表明，在实验条件下，粉砂土和亚砂土的纵向弥散系数分别为０．１７５和０．００９３ｃｍ２／ｍｉｎ；当水中氨氮浓度为１３．７和４１．０ｍｇ／Ｌ时，粉砂上动态饱和吸附容量分别为０．１５６和０．４００ｍｇ／ｇ；当氨氮浓度为５１．０ｍｇ／Ｌ时，亚砂土的动态饱和吸附容量为１．３３ｍｇ／ｇ。

生物炭对砂土水力特征参数及持水特性影响试验研究

为了揭示生物炭节水、保肥的性能机理,研究了生物炭材料对砂土的水力特征参数及持水特性的影响。结果表明,生物炭能够显著改变砂土的土壤结构,随着生物炭用量的增加,砂土密度减小、总孔隙度增大;不同生物炭处理下饱和导水率均比对照小,持水能力均比对照组大;相同的水势情况下,土壤持水能力随着生物炭质量分数的增加而提高,且不同种类生物炭对土壤水力学参数的影响程度不一致。

沙地土壤有机质与土壤水动力学参数的关系

试验测定了不同有机质含量的沙地土壤饱和导水率、水分特征曲线及一些水分常数,研究分析了沙地土壤有机质含量与水动力学参数的关系以及有机质影响沙地土壤水分运动的机理。结果表明沙地土壤有机质含量与几个水分常数均呈极显著线性相关,土壤水吸力相同时有机质含量越高,土壤含水量也越大;土壤有机质含量和<0.01mm物理性粘粒与土壤饱和导水率呈极显著线性负相关,沙地土壤有机质是影响水分动力学参数最重要的因子之一。

硬质土层中隧道结构动力离心模型试验

进行了硬质土层中隧道结构的地震响应离心模型试验。研究了密实土层中,不同强度地震荷载作用下场地与隧道结构的响应。采用层状剪切箱,研究了边界条件对土体与隧道响应的影响。同时进行了自由场地震响应模拟试验,研究了隧道结构的存在对周围土体地震响应带来的影响。研究结果表明:隧道与地基土的地震响应与地震强度和边界条件密切相关,隧道地震响应特征与静力状态存在明显差异,并且由于隧道的存在对于周围土层的地震响应(加速度、侧向位移、地表沉降等)存在显著影响。

基于等效骨架孔隙比指标的饱和砂类土抗液化强度评价

为探讨各类饱和砂类土的物理特性对其抗液化强度CRR的影响,将具有不同细粒含量FC的福建、南京和南通砂类土分为3组：（1）相同的相对密度Dr;（2）相同的孔隙比e;（3）相同的骨架孔隙比esk。对具有不同物理特性的三类饱和砂类土进行了一系列均等固结不排水循环三轴试验,结果表明：e或Dr相同的饱和砂类土的CRR随FC的增加而降低;但esk相同的砂类土的CRR随FC的增加而增大。结合文献中十类砂类土的CRR试验数据,分析表明：各类饱和砂类土的CRR随其等效骨架孔隙比＊ske的增大而单调地降低,且两者呈现较好的幂函数关系。这表明能综合反映砂类土颗粒组成,密实状态和粗细粒接触状态的＊ske是表征饱和砂类土CRR的一个有效物理特性指标;并首次发现饱和砂类土的CRR–＊ske关系曲线的最佳拟合参数A和B值由砂粒和细粒的物理特性共同决定。据此,饱和砂类土的CRR可仅由其物理特性指标较好地预测。

粉煤灰和PAM改良沙土物理性质田间试验

采用粉煤灰和聚丙烯酰胺(PAM)混合施用改善沙土的水分环境和物理化学性质,为植物生长提供良好的条件,同时研究PAM在粉煤灰混合沙土的复杂环境下,能否增强粉煤灰改良沙土的效果。试验于2011年在内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗万通现代农业科技园进行,试验粉煤灰使用量为0%,5%,10%,15%(质量比),PAM的使用量为0,60,120mg/kg。结果表明,粉煤灰质量比为10%,同时使用120mg/kg PAM时,能够提高土壤田间持水量18%,减小土壤饱和导水率26%,同时增加土壤有效水含量。粉煤灰和PAM混合使用于沙土会引起土壤有害元素含量升高,使用15%粉煤灰时土壤重金属含量仍符合国家标准。从而避免了使用过高比例粉煤灰而对土壤环境造成的潜在影响。

科尔沁沙丘-草甸相间地区表土饱和导水率的土壤传递函数研究

以科尔沁沙地典型坨-甸相间地区为研究区,野外布设240个采样点,对流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、沙丘区杨树林、沙丘区耕地、低覆盖度草甸、高覆盖度草甸、草甸区耕地、撂荒地9种地貌类型下的表层土壤进行了采样,测定了其含水率、干容重、有机质、饱和导水率等理化特性,分析了不同地貌类型下表层土壤理化参数差异。选取Campbell、Cosby、Wosten等、Saxton等4种土壤饱和导水率传递函数,对该地区表土饱和导水率进行了预测。结果显示这几种土壤传递函数预测值与实测值偏差较大,相关系数均小于0.3,精度难以满足本地区应用。在此基础上,选取土壤容重、有机质含量、饱和含水率、平均粒径、粒径标准偏差5种土壤特性参数作为输入变量,采用主成分分析与非线性回归分析相结合的方法,重新建立了预测本地区表土饱和导水率的土壤传递函数,结果显示预测值与实测值相关系数为0.661,该传递函数可用于科尔沁沙地表层土壤饱和导水率的预测。

中俄原油管道沿线典型土样冻胀性试验研究

中俄输油管道穿越约500 km的多年冻土区,管道沿途地形起伏,水系和沼泽发育,使得管道工程地质条件复杂.沿线地貌单元主要可分为沼泽湿地、阶地、河漫滩、坡地以及基岩山脊等5种,不同地貌单元的岩性和冻土赋存条件均不相同.选取各地貌单元的典型土样进行颗粒分析、冻胀率等试验,分析了土样冻胀率与天然含水率、干容重、粘粒含量之间的关系.结果表明:全-强风化花岗岩冻胀率最小,冻土工程地质条件最好;含有机质粉质粘土冻胀率最大,管基需要进行特殊处理;粘土和粉土冻胀率介于二者之间,对管基进行常规处理即可.该试验定量评价了中俄输油管道沿线不同地貌单元的冻胀性,为管道在确保工程长期稳定性的基础上,选择经济、环保的施工方式提供了试验依据.

基于电性变化进行黄河水下三角洲饱和粉土触变过程研究

为了研究黄河水下三角洲饱和粉土触变过程特性及探索进行粉土特性研究的新型原位试验手段,在黄河口潮坪区不同位置沿深度方向取50cm长土样;现场测试了垂向振动作用和外力停止后恢复过程不同深度区间,土样电阻率随时间的变化。基于对该地区饱和粉土电性影响因素分析,研究了垂向作用力下粉土体触变过程中土体变化的时空规律。垂向振动作用过程中,粉土体沿深度方向发生分层变化,上部土体变软直至流体状态从而导致电阻率降低,下部土体密实度增加从而导致电阻率增大,达到一定的振动次数后电阻率保持稳定。这些现象表明:土体状态并不随振动的持续进行而发生连续变化。外力停止后,测试电阻率随时间的变化特征显示土体在保持新状态一段时间(2h)后才逐步向初始状态恢复,恢复过程也不尽相同,大约6h后可恢复到初始状态。对试验样品的横切观测表明了所研究结果的正确性。

武汉砂土动剪切模量与阻尼比的试验研究

以武汉地铁4号线二期工程越江段饱和砂土为研究对象,通过室内GDS动力三轴试验,较为系统地研究了在单向循环荷载作用下砂土的动剪切模量和阻尼比规律特性及其影响因素。试验结果表明:动剪切模量、阻尼比与动剪应变的关系可以用Hardin-Drnevich双曲线模型进行描述;动剪切模量随动应变的增大而减小,随围压和固结比的增大而增大,而阻尼比的变化规律与动剪切模量相反。从而为工程建筑物的抗震设计提供了重要依据。

饱和砂土地震液化判别的分形插值模型

借鉴分形基本理论,提出了基于分形插值模型的饱和砂土地震液化判别方法。该方法首先选取影响饱和砂土地震液化判别的7个主要因素,根据分类标准,采用在每级标准中随机内插的方法,得到40个标准样本,用于构建饱和砂土地震液化判别的分形插值模型;其次根据最大似然分类原则确定每个饱和砂土地震液化判别指标的评价分维数;然后利用加权求和法计算样本的综合评价值,并根据样本综合评价值与经验等级之间的关系建立分形插值评价模型;最后,进行了实例分析结果表明:该模型的评价结果合理、客观,计算得到的每个样本具体得分值,即使对属于同一级的样本也可以给出其地震液化程度的顺序,为饱和砂土地震液化评价工作提供了一种新的研究方法与思路。

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。

洞庭湖地区某特大桥饱和砂土液化判别及其液化特征

在地震作用下,洞庭湖地区存在的大量砂土层会出现液化破坏。通过SPT(现场标准贯入试验)、SWVT(剪切波速测试)和CPT(静力触探试验)等原位技术对洞庭湖地区某特大桥饱和砂土层进行了地震液化判别并对其液化特征进行分析。结果表明,综合采用静力触探和标准贯入试验进行液化判别的方法结果较好,静力触探方法更适合本地区砂土液化评判;在本特大桥,液化等级随着砂土顶板埋深的减小而由不液化变为严重的趋势,液化指数随砂土顶板埋深的减小而增大,基本呈线性关系;当埋深超过13.3 m时,基本不会产生液化,而当埋深小于5.95 m时液化等级为严重可能性大。