薄层水流冲刷条件下斜坡土体的临界起动

斜坡土体侵蚀是丘陵地区和水库岸坡普遍存在的灾害现象,其主要动力因素是降雨或者波浪上爬产生的薄层水流对土体产生的冲刷剪切作用。为探索水流冲刷作用下的斜坡土体临界起动条件,采用自主研发的冲刷起动试验装置,开展斜坡土体的冲刷起动试验和理论研究。通过颗粒染色和高倍数电子显微等技术手段观测无黏性土颗粒的起动现象,确定了无黏性岸坡土体的起动模式与水流流速的相互关系;探索了不同干密度、不同黏粒含量及不同坡度与黏土斜坡临界起动流速的相互关系,土体的黏粒含量、干密度及坡度对黏性土体的起动流速影响较大,与干密度和土体坡度相比,黏粒含量对黏土斜坡的起动流速影响更为明显。验证了无黏性岸坡土体的临界起动方程,其中滚动起动流速方程具有较强的可靠性;基于黏土的起动模式构建了黏土斜坡的起动力学平衡方程,获得了黏土斜坡半经验半理论的起动流速方程,用试验结果求解了起动流速方程的相关参数,最终确定的起动流速公式与试验结果拟合度较好,同时验证了起动流速公式的可靠性。

Experimental studies on curling development of artificial soils

Soil curling is an important phenomenon associated with volume changes induced by increasing soil suction upon desiccation.The study of soil behaviors associated with drying in soils(e.g.soil shrinkage,desiccation cracks and curling)has received increasing attention over the last few years,which has been mainly driven by the forecast climate change that will warm up our planet.There are significant gaps in the current knowledge related to the factors that control the development of curling deformations in soils.For this,the curling phenomenon is investigated through laboratory desiccation tests on different mixtures of artificial soils.The effects of soil grain size distribution,mineralogy,soil microstructure,and soil water content on the curling deformation are analyzed.Digital photos were taken at regular time intervals during the tests to understand the volume changes in the soil samples during drying.It is found that soil fabric and soil water content have significant effects on curling scenario.It is observed that the percentage of sand particles and the initial water content play a critical role in the development of soil curling.Samples of pure clayey minerals experienced shrinkage without or with minor curling during drying.

垫层隔震基础动力阻抗薄层法求解及参数分析

基于半无限弹性地基模型,引入薄层法,推导出层状地基中垫层隔震基础的动力阻抗解答,与黏弹性边界有限元模型进行对比,验证了方法的合理性。针对垫层隔震基础的水平和摇摆动力阻抗,开展了系统的参数分析。模型的计算结果表明:在0~10Hz,垫层厚度、桩数对摇摆阻抗均有着明显的影响,垫层厚度越大,垫层隔震基础的摇摆阻抗越小;桩数越多,垫层隔震基础的摇摆阻抗越大。此外,相同条件下,桩长越大,垫层隔震基础摇摆阻抗实部越大;垫层剪切波速对基础的水平和摇摆阻抗都有着一定的影响。该方法可用于分析垫层隔震基础在地震荷载作用下的动力特性。

厚土层薄基岩高强度开采覆岩破坏高度与特征

为研究厚土层薄基岩高强度开采覆岩破坏特征,以千树塔煤矿12305工作面为研究背景,综合运用UDEC数值模拟、现场实测和理论分析等方法研究了工作面开采后厚土层薄基岩类似地质条件下覆岩移动破坏规律。结果表明:随着工作面不断推进,覆岩破坏高度变化呈现出缓增、突增、稳定3个阶段,缓增和突增阶段主要发生在薄基岩中,而稳定阶段则发生在厚土层中,同时厚土层存在一定的液性指数,导致地表下沉滞后;通过冲洗液漏失量观测和注水试验得到该工作面导水裂缝带发育高度为84.5~86.5 m,裂采比为7.9~8.1,数值模拟及理论计算结果均与实测结果较为接近;阐述了厚土层薄基岩“两带”破坏模式,该模式中薄基岩和厚土层分别起到支撑和施荷的作用,薄基岩易被采动裂缝贯穿,而厚土层对采动裂缝的上向发育具有抑制作用。研究结果可为类似条件下矿井的安全生产提供参考。

筏板基础下薄层土地基承载力研究

筏板基础下薄层土地基的承载力与均匀地基的承载力不同,不能简单地按通常的天然地基承载力方法来确定。通过现场压板载荷试验确定薄层土地基的强度指标和变形参数,把筏板基础分为若干网格。采用切线模量分层总和法计算各网格的地基刚度,把筏板基础看作为各网格支承下的弹性地基板,计算各网格共同作用下板底的压应力;将各网格的压应力与用薄层土地基强度参数计算的极限承载力比较,以判断地基强度承载力的安全性;再依据筏板的沉降变形,由薄层土地基的强度承载力和筏板基础变形控制确定这种含薄层土地基的允许承载力;通过与有限元方法进行比较,证明其是一种较合适的确定筏板基础下薄层土地基承载力的方法。

基于现场载荷试验的压实土石填筑料变形参数反演

为了解现场压实土石填筑料的变形特性,开展了5组不同土石填筑料的平板载荷试验,并采用改进加速遗传算法对试验结果进行了反演分析,得到了“薄层重碾”作用下压实土石填筑料的邓肯E-B模型参数.在此基础上,对句容抽蓄上水库库盆填筑过程进行了数值模拟.结果表明:现场压实后的土石填筑料处于超固结状态,其在初始加载阶段产生的沉降较小;由于缩尺效应影响,室内三轴试验试样与现场原级配土石填筑料的力学性状存在较大差别,现场压实土石填筑料的K和K_(b)更大,卸荷模量系数K_(ur)为K的1.56~2.33倍,加载函数初值S_(0)在0.3~0.42之间;利用三轴试验参数计算得到的库盆测点沉降明显大于实测值,而基于反演参数的计算结果与实测值基本一致,说明基于平板载荷试验结果反演确定现场压实土石填筑料变形参数的方法是合理可行的.

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。

考虑土拱效应的黏性土主动土压力解析解

挡土墙是一种常见的挡土结构物,在道路工程中得到了广泛的应用。作用在挡土墙上的主动土压力是工程中挡土墙设计的一个重要指标。为了进一步提高主动土压力的计算精度,以多因素影响下的刚性挡土墙为研究对象,同时考虑挡墙墙背倾角、填土黏聚力和内摩擦角、墙-土摩擦角和黏结力以及超载等因素的影响,假定墙后形成的圆弧形土拱产生土拱效应,基于薄层单元法,推导了主动土压力分布、合力大小和滑裂面倾角的计算公式。通过与模型试验和现有理论结果的对比分析,验证本文理论解对主动土压力计算的有效性。研究结果表明:考虑土拱效应后的土压力沿墙高为非线性分布,土压力随着墙高和超载的增加而增大,随着黏聚力的增大而减小;在墙上部(约0~H/3),主动土压力随墙背倾角的增大而减小;在墙下部(约H/3~2H/3),主动土压力随墙背倾角的增大而增大;当挡土墙由光滑转为粗糙时,土压力分布由线性分布转为非线性分布;此外,墙土界面越粗糙,墙背墙角越大,土压力非线性分布程度越明显。尽管考虑因素的增多使得土压力的计算过程变得复杂,但由于计算条件与实际工况更加接近,土压力计算结果误差更小。本文建立的考虑多因素影响的主动土压力通用计算公式,可为实际复杂工程条件下的挡土墙设计提供理论指导。

农药在土壤中迁移的研究方法

农药对地下水的污染已日益为人们密切关注.本文详细介绍了用土壤柱和土壤薄层层析法研究农药在土壤中迁移行为用于预测或评价农药对地下水污染程度的研究方法.

薄土坡耕地石坎反坡水平阶水沙调控效果

为研究石坎反坡水平阶对于薄土坡耕地的水沙调控效果,设置了两个标准天然降雨径流小区(措施小区和对照小区)分别对次降雨径流和泥沙进行了观测,结果表明:石坎反坡水平阶措施能够有效地调控坡耕地地表径流,年均径流削减率为22.5%,且在短历时、大雨强降雨条件下的调控效果好于长历时、小雨强降雨;该措施对于坡耕地泥沙调控效果显著且稳定,年均泥沙削减率95.5%,措施小区的坡面产沙量随降雨特征值变化的波动幅度远远小于对照小区;石坎反坡水平阶措施通过减少坡面侵蚀,间接提高了坡耕地作物产量,春玉米年均增产6.2%。

乙草胺和丁草胺在土壤中的移动性

利用土壤薄层层析法研究乙草胺和丁草胺在土壤中的移动性 .以灌溉河水为展开剂 ,得到乙草胺和丁草胺在北京海淀壤土中的相对移动值Rf 的平均值分别为 0 .1 2 1和 0 .0 31 ,在河北白洋淀砂壤土中的相对移动值Rf的平均值分别为 0 .1 4 7和 0 .0 32 .采用不同的土壤试验 ,乙草胺的移动性存在一定的差异 .说明乙草胺在土壤中的移动性与土壤的性质有关 ,特别是土壤有机质含量 ,土壤吸附性能越强 ,越不易移动 .乙草胺属于移动性弱的农药品种 ,移动等级为Ⅱ级 ,丁草胺属于移动性很弱的农药品种 ,移动等级为Ⅰ级 .乙草胺和丁草胺虽然同属于酰胺类除草剂 ,但是 ,由于它们的水溶解度的差异 ,它们在土壤中的移动性有较大的差别 .以 30mg·L- 1的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠水溶液 (DDBS)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵 (HDTMA)为展开剂 ,乙草胺在北京海淀壤土中的Rf 的平均值分别为 0 .1 59和 0 .0 98.阴离子表面活性剂能够促进农药在土壤中的迁移 ,阳离子表面活性剂能够促进农药在土壤中的吸附 。

绿黄隆在土壤中的迁移特性

应用土壤薄层层析（ＴＬＣ）法测定了１４Ｃ－绿黄隆在１０种土壤中的移动率，其Ｒｆ值为０．６５～１．０，表明绿黄隆在供试土壤中分别属可移动性和极易移动性。用大面积土柱淋溶法测得３种土壤柱在模拟降雨下的淋溶动态及其参数，经计算，在黄潮土、黄棕壤和红壤中，使１４Ｃ－绿黄隆垂直移动透过１０ｃｍ土层所需连续降水量分别为７５，８０和９４ｍｍ。绿黄隆在土壤中的迁移性与土壤ＰＨ值密切相关，随ｐＨ值增高其移动性和淋溶性增大。绿黄隆随水迁移性较强，它有可能对农业生态环境产生不良影响。

薄层农田黑土全量碳及氮磷钾含量的空间异质性

利用地统计学对黑龙江省双城市薄层农田黑土的全碳、全氮、全磷、全钾的空间异质性进行了分析。结果表明,4种养分含量分布均具有较大的空间异质性。土壤全碳含量的空间分布主要受黑土层厚度的影响,与全磷含量的空间分布吻合度高;土壤全钾的空间异质性最差,只是中部沿西南方向区域略低外,其余变化较小。土壤全碳与全氮、全磷,全氮与全磷都存在极显著正相关,而土壤全钾与全碳、全氮、全磷为负相关,但不显著。全量碳、氮、钾主要受结构性因子的影响,分别占86.8%,85.4%,81.8%,全磷受结构性因子和随机因子的影响各占1/2。

额尔齐斯河流域现行灌溉方式与作物需水量关系分析

通过在额尔齐斯河流域阔斯特克乡的实验,分析其现行灌溉方式对作物需水量的满足程度。结果表明现行灌溉制度与灌溉方式虽然可以满足作物需水,但灌水定额量很大,而土壤蓄水能力有限,灌溉水量的2/3以上成为余水或深层渗漏,在大豆生长后期存在灌水过多现象。

长期施肥对薄层黑土酶活性及土壤肥力的影响

利用29年的长期定位试验,对不同的施肥方式下薄层黑土酶活性及肥力进行了研究,探讨长期施肥对土壤酶活性及与土壤肥力的影响。结果表明,化肥与有机肥配合施用能明显提高土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷含量,增强土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性。相关分析结果显示,土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性与有机质、全氮、全磷、有效磷、碱解氮呈显著正相关。土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶、脱氢酶综合活性可以反映长期施肥后薄层黑土质量的变化趋势。

青海省刚察县吉尔孟地区不同厚度土壤水分研究

通过土壤含水量测定,对青海湖西部天然草地不同厚度土壤含水量等问题进行了研究。结果表明,吉尔孟厚土层和薄土层土壤含水量均呈现随深度增加而逐渐降低的趋势。在相同土壤厚度条件下,低草地土壤含水量比高草地含水量高。在植被相同条件下,厚土层含水量比薄土层的含水量高。草地厚土层在80cm深度出现土壤干层,指示当地的土壤下部水分不足。30cm厚度的薄土层高草地和30cm厚度的薄土层低草地分别在21和24cm出现了含水量低于11%的干化现象。厚土层上部30cm含水量比30cm厚度的薄土层含水量高12.4%。吉尔孟土壤水分的突出特点是上部含水量高,说明该区土壤水分具有在上部聚集的特点,这是该区土壤冻结期较长和蒸发及蒸腾较少造成的,土壤水分在上部聚集对草原植被生长是有利的。由于该区土壤下部水分不足,该区应该发展耐旱牧草和其他耗水较少的草原植被,不适于发展深根系耗水较多的植被。

饱和地基中单排桩远场被动隔振研究

针对均质饱和地基中单排桩远场被动隔振问题,基于饱和多孔介质的边界元法,建立了以薄层法(TLM)基本解作为动力Green函数的饱和土半解析边界元法,该方法可有效分析饱和半空间的动力问题,是解决土-结构动力相互作用问题的一种有效工具。在此基础上,根据排桩与周围土体的邻接条件,推导得到了单排桩对Rayleigh波散射的三维边界元方程;运用上述边界元方程,对单排桩的远场被动隔振问题进行了详细的参数分析。结果表明:单排桩能以一个整体对Rayleigh波进行隔振;增加单排桩的桩长、桩径和桩身剪切模量均能有效提高其隔振效果;减小桩间净距也能够有效提高屏障的隔振效果。

薄层农田黑土速效氮磷钾含量的空间异质性

利用地统计学对黑龙江省双城市薄层农田黑土的全碳和速效氮、磷、钾的空间异质性进行了分析,结果表明四者均具有空间异质性。土壤全碳含量的空间异质性最高,主要受黑土层厚度的影响,土壤速效氮磷钾的空间异质性较差,主要受随机因子的影响,占80%以上。全碳和速效氮、磷、钾的空间有效最大相关距离分别为15.7km,4.6km,11.2km,7.1km。土壤全碳与碱解氮存在极显著正相关。

饱和地基中二维空沟远场被动隔振研究

针对饱和地基中二维空沟远场被动隔振问题,首先,基于饱和多孔介质频域边界单元法,建立了以薄层法(TLM)基本解作为动力Green函数的饱和土半解析边界元法,该方法可有效分析饱和半空间的动力问题,是解决土-结构动力相互作用问题的一种有效工具。在此基础上,推导得到了空沟对Rayleigh波散射的二维边界元方程,对空沟的远场隔振问题进行了详细的参数分析。结果表明:设置空沟能够对地面振动起到较好的隔振作用;当空沟深度小于1个Rayleigh波波长时,提高空沟深度能够有效的提高其隔振效果;而空沟宽度对隔振效果的影响相对较小;饱和地基参数改变对空沟隔振效果影响不大。

饱和土半解析边界元法及在双排桩被动隔振中的应用

针对均质饱和地基中双排桩远场被动隔振问题,首先,基于饱和多孔介质的边界元法,建立了以薄层法(TLM)基本解作为动力Green函数的饱和土半解析边界元法,该方法可有效地分析饱和半空间的土-结构动力相互作用问题。在此基础上,根据双排桩与周围土体的邻接条件,推导了双排桩对Rayleigh波散射的三维边界元方程;运用上述边界元方程,对双排桩的远场被动隔振问题进行了研究。结果表明:双排桩能够有效地降低屏障后的位移振幅,其隔振效果要优于单排桩;排间净距对隔振效果影响不大,而桩间净距则对双排桩隔振效果起控制作用。