基于泥水盾构废浆的新型同步注浆浆液性能及影响因素初探

为响应我国生态文明建设要求,遵从绿色发展理念以及推进“双碳”战略目标的实现,针对泥水平衡盾构施工过程中产生的废弃浆液的处理及外运的高成本、易污染环境等问题,提出将废弃泥浆用作制备同步注浆浆液的解决办法。依托成都环线紫瑞隧道建设项目,通过室内试验方法研究浆灰比、灰砂比、粉灰比对基于砂卵石土地层泥水盾构废浆制备的新型同步注浆浆液的泌水率、流动度、凝结时间以及3,7,28 d抗压强度的影响规律,得出以下研究结论。(1)基于砂卵石土地层废浆制备的新型同步注浆浆液稳定性良好。(2)新型同步注浆浆液的凝结时间随着浆灰比、灰砂比的增加而增长,随着粉灰比的增加而减小;流动度随着浆灰比、灰砂比的增加而增加,随着粉灰比的增加而减小。(3)新型同步注浆浆液的3,7,28 d抗压强度随着浆灰比的增加而减小,随着粉灰比的增加而增加,随灰砂比的增大呈先增大后减小的变化规律,在灰砂比为0.8时,达到最大值。(4)经试验研究得出使用废浆以浆灰比2.5、灰砂比1.25、粉灰比0.75制备的新型同步注浆浆液3 h泌水率为0,凝结时间为7.25 h,流动度为23.3 cm,3,7,28 d抗压强度分别为1.2,1.5,2.7 MPa,各项性能均满足试验指标要求,将此配比方案应用于依托工程实际施工,能够满足施工现场的要求。此研究为泥水平衡盾构废弃泥浆再利用于同步注浆提供了有效支撑。

高寒沙地不同植被修复措施下土壤水分对降雨响应机制

为探究高寒沙地不同植被修复措施下土壤水分对降雨响应机制,更好地发挥其水土保持作用,以青海共和盆地设置3 a的高立式网笼沙障、麦草方格沙障+花棒、麦草方格沙障+柠条、麦草方格沙障+沙蒿和麦草方格沙障+菊芋种植为研究对象。利用2900ET气象站和ECH 2 O,分别对研究区降雨量和各沙障类型下0~140 cm(10、20、40、60、80、100、120和140 cm)土壤含水量进行连续自动监测,选取3种不同等级降雨事件进行研究,分析其土壤水分响应情况和0~60 cm土壤水分补给特征。结果表明:1)2020年8月—2021年8月,研究区降雨主要集中在4—9月,以低频率小雨为主,<2 mm降雨事件占总降雨事件最高(38.98%),贡献率最小(6.12%),各沙障类型按月土壤总蓄水量变化划为缓慢积累期(1—4月)、消耗期(5—6月)、积累期(7—9月)和稳定期(10—12月)且均在8月达到峰值,其中高立式沙障土壤蓄水量最高(4万7563.54 mm),菊芋沙障最低(2万5564.09 mm),其各土层土壤蓄水量的增加量随着土壤深度增加呈现出“减小—增大—减小—增大”变化。2)降雨量<5 mm时,菊芋沙障0~10 cm、花棒沙障及沙蒿沙障0~20 cm土层水分产生波动;降雨量在5~18 mm时,高立式沙障0~10 cm,柠条沙障、沙蒿沙障及菊芋沙障0~20 cm,花棒沙障0~100 cm土层水分产生波动;降雨量>18 mm时,高立式沙障0~10 cm,柠条沙障、沙蒿沙障及菊芋沙障0~60 cm,花棒沙障0~140 cm土层土壤水分产生波动。综合该地区不同植被修图措施下土壤水分对降雨响应情况,建议在5—6月进行修复。

层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应数值模拟

为了探讨静压桩贯入层状砂土地基引起的桩周土体分层效应,基于耦合欧拉-拉格朗日法,结合考虑颗粒破碎的砂土临界状态本构模型SIMSAND-Br模型,建立层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应数值模型;基于已有的三轴排水剪切试验数据校正SIMSAND-Br模型参数,并用于模拟已有的离心机桩基贯入模型试验,通过对比模拟结果与已有的离心机桩基贯入模型试验数据,验证所建立模型的可靠性;采用验证后的所建立模型模拟分析层状砂土地基中静压桩贯入阻力和土体位移。结果表明:模拟计算的静压桩贯入阻力和土体位移结果与已有的离心机桩基贯入模型试验结果一致,所建立的模型可以用于层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应的模拟分析;土体分层对于靠近土体分层界面一定范围内的静压桩贯入阻力和所引起的竖向位移具有较大影响,影响区域直径约为桩直径的4~10倍,对水平位移的影响极小,该影响区域大小随着砂土相对密实度和与分层界面距离的变化而显著变化。

滨海砂性土层顶管隧道接收挡土止水关键施工技术研究

接收过程是顶管隧道工程施工的关键环节之一,尤其在渗透系数较大的滨海砂性土层中,挡土止水措施处理不当很容易导致水土涌入,以致发生地面沉降塌陷,道路、管道管线或其他设施破坏等事故。在上海临港某商办项目顶管西通道砂性土层顶管隧道接收不当导致地表塌陷的背景下,借鉴盾构法盾尾钢丝刷的使用,结合二次进洞、土中进洞及备用辅助降水措施的联合实施,取代原设计方案中帘布橡胶板加弹簧钢板的挡土止水的方式,优化施工工艺,成功实现了东通道的安全接收。

粉砂土地区高敏感环境下基坑施工对邻近隧道影响研究

文中结合杭州地区元福巷历史地段南片西湖大道11号地块工程实践,进行了某项目深基坑支护对邻近隧道的影响研究。项目周边地质环境复杂敏感,北侧为运营地铁隧道,为保障既有地铁隧道的安全运营,文中详细介绍了该项目基坑支护设计方案,并采取有限元方法对邻近隧道进行了预先研究。经与监测数据对比,模拟结果与实测数据接近,进一步证明了有限元模型的可靠性,最后根据分析结果提出合理化建议,相关结论可为粉砂土地区高敏感环境下基坑工程的设计和施工提供经验借鉴和实践指导。

深层搅拌桩砂土层钻进过程的受力分析

为研究深层搅拌桩砂土层钻进过程中钻具受力情况,对钻具叶片切削搅拌土层的运动轨迹以及钻具钻进砂土层过程中的轴向阻力及阻力矩进行分析,应用PFC3D软件构建钻具及地基砂土仿真模型,对不同钻进速度、旋转速度下颗粒位移、钻头承受的轴向阻力和阻力矩等进行监测与分析。最后将排涝泵站工程泵房基础防渗工程砂土层深层搅拌现场钻进过程实际观察结果与模拟结果进行比较,结果表明吻合度高,验证了模拟结果的准确性。本文分析结果可为深层搅拌桩在砂土层地质条件中的较好应用提供借鉴。

井点降水在高水位砂壤土地层深基坑开挖中的应用

老赵牛河综合治理(引调水)工程位于山东省德州市齐河县,主要地质条件为砂土、砂壤土、黏土、粉细砂地层,因为齐河县距离黄河河床仅20 km,地下水位较高,结构物基础施工需进行深基坑开挖,最大开挖深度为8.55 m,在开挖过程中会遇到液化地层和流砂现象,降水施工是结构物基础深基坑开挖施工的关键。从经济、适用性等各方面综合比较,采用管井井点降水和轻型井点降水相结合能有效降低地下水位,防止深基坑开挖地层液化、流砂现象。

科尔沁沙地樟子松人工林土壤真菌共现网络及其与土壤因子的关系

为揭示科尔沁沙地樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)人工林土壤真菌间相互作用,以不同林龄(中龄、近熟和成熟)、不同土层(0—10和10—20 cm)樟子松人工林土壤为研究对象,以未造林地为对照样地,采用分子生态网络分析法,基于随机矩阵理比较分析樟子松人工林土壤真菌网络特征及其影响因素。研究结果表明:(1)中龄林到近熟林阶段,科尔沁沙地樟子松人工林土壤真菌网络平均连通度增大,平均路径长减小,网络愈加复杂,而近熟林到成熟林阶段则相反,网络愈加简单;不同土层间,10—20 cm土层土壤真菌平均路径长度小于0—10 cm土层,平均连通度和聚类系数大于0—10 cm土层,10—20 cm较0—10 cm土壤真菌间相互联系更为密切;与樟子松人工林相比,未造林地土壤真菌网络中的平均连通度略低于近熟林,平均路径长低于樟子松人工林,未造林地土壤真菌群落更不稳定。(2)中龄、近熟和成熟樟子松人工林土壤真菌关键菌种分别为Guehomyces sp.、Oidiodendron sp.和Pseudeurotium sp.,未造林地关键菌种为Alphamyces sp.。在0—10 cm土层樟子松人工林和未造林地土壤关键菌种为红菇属真菌(Russula sp.),在10—20 cm土层土壤关键菌种为Guehomyces sp.。(3)樟子松人工林土壤真菌网络组成与土壤含水量显著相关,土壤全氮与土壤真菌网络呈显著负相关(P<0.05),土壤pH值和速效磷与土壤真菌网络呈显著正相关(P<0.05)。在樟子松人工林中,近熟林土壤真菌群落更复杂;随土壤深度增加,土壤真菌群落联系愈加紧密;种植樟子松后土壤真菌群落更复杂。土壤真菌关键菌种组成在不同林龄和土层间均存在差异,土壤真菌网络组成受土壤含水量影响,中介中心性前50的操作分类单元(OTU)主要受土壤全氮、pH和速效磷等理化性质影响。研究结果有助于深入理解科尔沁沙地樟子松人工林土壤真菌群落结构,并为科尔沁沙地樟子松人工林可持续经营提供理论依据和科技支撑。

地下水位线倾斜的地面塌陷演化过程试验研究

为探究地下水位线倾斜情况下岩溶地面塌陷的演化过程,设计一种模拟地下水位倾斜致塌的试验装置。首先,以砂土为试验材料,考虑地下水位线倾斜角度及岩溶水位高度变化等因素,开展室内物理模型试验。其次,通过监测试验过程中孔隙水压力、竖向土压力、地表沉降量及岩溶通道渗流总量等数据,测绘塌陷体的空间形态,分析地面塌陷的演化过程。试验结果表明:距离岩溶通道孔口越近,土中的孔隙水压力降幅及水力梯度越大,加速了孔口附近土体的变形和破坏。岩溶水位下降会在土体内部形成降落漏斗,引起地下水渗流量的非线性增长。以临界土洞为界,岩溶地面塌陷可分为内部塌陷和地表塌陷2个阶段。随着地下水位线倾角的增大,岩溶通道的渗流强度减弱,土体内部偏压特征逐渐显著,且偏压条件会增强对土拱效应的削弱作用。塌陷体中心线向高水位侧的偏斜角度与地下水位线倾角呈正相关,其空间形态由漏斗状转为牛角状。最后,参考渗水条件下深埋隧道松动土压力的计算方法,对渗流作用下岩溶土洞顶部松动土压力进行求解,所得结果与实际试验数值较为吻合,具有一定的合理性和参考意义。

科尔沁沙地油松人工林土壤细菌群落特征及影响作用

本研究采用高通量测序技术测定了不同林龄、不同土层油松(Pinus tabuliformis)人工林地细菌多样性和物种组成,并以附近的半固定沙地为对照,分析了科尔沁沙地油松人工林土壤细菌群落结构特征。结果表明:放线菌门(35.62%)、变形菌门(21.87%)和酸杆菌门(14.46%)是油松人工林地和对照的优势门;营造油松人工林显著改变了沙地土壤细菌群落结构(R=0.581,P=0.001);不同林龄间细菌群落结构无显著差异,但0~2 cm、2~10 cm和10~20 cm土层间存在显著差异;油松人工林地0~2 cm土层中的拟杆菌门较2~10 cm和10~20 cm提高223.37%和142.33%;0~2 cm土层中的黏球菌门较2~10 cm和10~20 cm提高76.17%和39.88%;0~2 cm土层的游动放线菌属丰度较2~10 cm和10~20 cm土层分别提高5.70倍和6.69倍;0~2 cm土层的芽单胞菌属丰度较2~10 cm和10~20 cm土层分别提高2.22倍和5.09倍。科尔沁沙地营造油松人工林显著改变了沙地细菌群落结构,林地表层土壤参与碳、氮循环及抗真菌细菌类群明显提高,促进0~2 cm土层养分积累的同时,也提高了2~10 cm和10~20 cm土层养分循环的联动作用。

临时降水井在富水砂层地连墙施工中的应用

随着我国现代化建设的高速发展,深基坑随处可见,根据结构及安全要求,出现了大量以地下连续墙作为围护结构的深基坑工程。在富水砂性土层施工地下连续墙时,如何有效防止成槽过程中发生塌孔成了施工的一个重难点。文章通过介绍本工程在富水砂性土层施工地下连续墙时设计、施工方案的选择、改进和实施效果,分析如何在富水砂性土层施工地下连续墙时防止塌孔及如何优化施工方案,以供同行参考。

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究(Ⅲ):微地貌和土层的影响

采用剖面测量,沿剖面选取不同微地貌部位测量土层厚度、坚实度、粒度构成,并进行室内统计比较和分析的方法,对呼伦贝尔沙质草原区风蚀坑的发育受微地貌部位和土层控制的情况进行了研究。发现在接近自然状态下风蚀坑主要发育于西南坡和南坡的上部和中部;由于翻耕、机动车道路等人类活动诱发,也形成于平坦的草地,北坡和东坡甚至低地。沙质草原区的土层中部存在一个粗化层,在失去草被和上部的土壤-根系层保护时特别容易遭受风蚀的侵害,形成风沙流破坏钙积层并导致风蚀坑的形成。沙质草原是生态地质环境脆弱区,呼伦贝尔沙质草原区的西坡、南坡的中上部,梁岗丘等微地貌部位是风蚀沙化的危险地带。干旱半干旱气候区沙质草原的土层是稀缺的自然资源,地表土壤-植物根系层是珍贵的生态系统。保护地表土层对于保护草地资源和生态环境,以及沙漠化防治具有极端重要性。

砂土管涌-滤层防治的离散元数值模拟

结合小比尺细观模型试验,利用并开发基于离散元理论的颗粒流程序(PFC3D),充分考虑流固耦合作用,建立渗流理论模型,对不同层间系数下砂土管涌的基料-滤层系统进行离散元数值模拟,跟踪记录渗流过程中砂样运动、流失量、孔隙率、渗透系数、颗粒间接触力、水力梯度等参数的动态变化过程,从细观角度揭示管涌发展过程中颗粒的运动特性和滤层防治机理。数值模拟结果表明,层间系数D15/d85s大小是滤层是否有效的关键因素;在有效的层间系数下,随着水力梯度的加大,基料的细颗粒运动并进入滤层,在滤层-基料交界处存在的自滤现象。模拟结果与有关的模型试验结果吻合较好,一定程度上验证了该数值方法的可行性和合理性。本文所揭示的结果有益于对砂土管涌和滤层防治机理的更深入研究。

浅埋煤层地表厚砂土层“拱梁”结构模型研究

西部地区拥有储量最大的浅埋煤田,煤层顶板主要特点是基岩薄,地表为厚砂土层。浅埋煤层采动后,上覆岩层垮落运动将直接波及地表厚砂土层,引起采场强烈来压及地表塌陷等灾害。通过物理模拟试验,揭示了厚砂土层贯通地表裂缝的形成和发展规律,发现地表厚砂土层初次垮落的"拱梁"和周期垮落的"弧形岩柱"结构。通过建立厚砂土层"拱梁"结构数学模型,得出了"拱梁"内的应力分量,并给出了厚砂土层破裂的判据和出现拉裂缝的位置,为确定周期性"弧形岩柱"的有关参数提供了依据,为工作面顶板压力控制和地表塌陷的分析提供了基础。

关于深层砂土液化判定方法的探讨——以港珠澳特大桥水下隧道工程场地为例

以港珠澳特大桥海底隧道工程场地为例,利用振动三轴液化试验结果,并结合等效线性化土层地震反应分析方法间接获取的土层等效循环剪应力,对该工程场地所涉及的覆盖层43 m深度范围内存在的砂土层进行液化可能性判定,进而采用动力反应分析液化势的方法进行液化程度的详细判定。结果表明:20 m以下的饱和砂土层也存在着不同程度液化的可能。因目前我国尚无关于深层砂土液化具体判定的统一规范,故所用方法对深层砂土液化的详细判定具有较好的参考和借鉴意义。

不同质地和夹层位置对层状土入渗规律的影响

为了对比夹层位置和土壤质地变化对层状土入渗特征的影响,选用2种土壤、设置3个夹层位置进行了积水入渗试验.结果表明:在夹层位置为距土表5～10,10～15和20～25 cm这3种情况下,湿润锋到达土层界面的时间和相应的累积入渗量随夹层位置和夹层土壤质地的差异而有所不同.夹层的层位越靠上,湿润锋到达夹层分界线所需要的时间越短,相应的累积入渗量越小.距土表10～15 cm的夹层位置减渗效果最好;夹砂层位置越深,其对入渗率的改变程度越明显,入渗率曲线整体抬高.累积入渗量及湿润锋在水分进入夹层界面前随时间延长而非线性递增,而在水分进入层界面之后趋于线性变化,两者之间具有概化的线性关系,且其线性关系随夹层位置的变化而不同.层状土的土壤含水率分布具有不连续性,同时还受夹层土壤质地的影响.总体上,夹层位置变化对不同质地层状土的入渗有明显影响.

基于最小数据集的东北风沙土农田耕层土壤质量评价指标

2015年10月—2017年10月玉米收获期,在位于东北风沙土区的黑龙江省杜尔伯特蒙古自治县域内,调查采集了53个样点耕层土壤,测定了21项土壤理化性状指标和玉米产量。采用聚类分析法建立了东北风沙土农田耕层质量诊断最小数据集(MDS),利用全量数据集(TDS)、土壤质量指数(SQI-TDS)、玉米产量、最小数据集土壤质量指数(SQI-MDS)对风沙土耕层特征进行了分析评价。SQI-TDS、玉米产量与SQI-MDS呈极显著正相关(r^2分别为0.451 5,0.557 9),这表明MDS适合替代TDS对风沙土农田耕层土壤质量进行评价。调查区域东北风沙土平均土壤质量指数为0.46,基于MDS,根据土壤质量评价指数土壤地力划分为5级,野外调查53个点中34.0%样点土壤属于地力Ⅳ级,52.8%样点土壤属于地力Ⅲ级,11.2%样点土壤属于地力Ⅱ级,研究区域没有Ⅰ级和Ⅴ级地力分布。调查区域平均玉米产量7.6 Mg/hm^2,根据玉米产量土壤地力划分5级,野外调查53个点中1.9%样点属于地力Ⅴ级,35.8%样点土壤地力属于Ⅳ级,41.5%样点土壤地力属于Ⅲ级,18.9%样点土壤地力属于Ⅱ级,1.9%样点土壤地力属于Ⅰ级。利用最小数据集SQI-MDS能够较准确地定量描述风沙土农田耕层质量,为东北风沙土农田耕层土壤质量诊断、合理耕层评价提供理论依据。

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究(Ⅳ):人类活动的影响

对呼伦贝尔沙质草原187个现代风蚀坑野外调查获得的形态指标、发展阶段、诱发原因、现代放牧压力进行了对比分析。发现87%的风蚀坑由人类活动引起。其中翻耕、道路、人类定居活动诱发的风蚀坑分别占35.8%、34.8%和16%。人类定居活动诱发的风蚀坑分布范围最广。翻耕诱发的风蚀坑有97%处于活动状态。翻耕造成的土壤损失对生态地质环境破坏严重且影响深远。放牧既能促使固定风蚀坑活化并助长风沙活动,也能促进风蚀坑加速消亡。合理确定放牧压力很重要。翻耕造成的面状土层破坏诱发大量风蚀裸地和规模巨大的短轴型风蚀坑。道路切割土层诱发受道路延伸方向控制串状分布的长轴型风蚀坑。呼伦贝尔沙质草原正面临新一轮沙漠化的严重威胁。保护沙质草原区植被和地表土层不受破坏是防止风蚀坑发生发展的关键。促进土层以及草原植被的形成与恢复是风蚀坑控制的根本途径。

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究(Ⅱ):发育过程

沙质草原风蚀坑的发育过程主要有以下几个阶段:风蚀裸地→土层破口→活跃发展风蚀坑→固定风蚀坑→消亡风蚀坑。固定或消亡的风蚀坑可能活化,并重新进入活跃发展阶段。地貌发育则相应地经历典型草原景观→沙漠-草原景观→沙地-草原景观的总体演变过程。风蚀坑的发展有极限控制。但是各类沙丘的固定非常困难,有向大规模典型沙漠景观发展的高度危险。风蚀坑的形成发展和植被的演替将平坦单调缺水的典型草原改造成地形起伏多变,并有星散分布的风蚀坑湿地点缀其间、植被类型丰富多样的乔、灌、草相结合的沙地疏林草原。因地制宜地保护和利用沙质草原,可以保持其生态系统不致恶化并促进其不断优化。

聚氨酯型固化剂改良表层砂土抗渗透特性试验

针对聚氨酯型固化剂(简称"OH固化剂")改良表层砂土抗渗透特性,采用TST-70型常水头渗透仪和自制多孔渗透仪,将OH固化剂喷洒在砂土表层,在不同含量OH固化剂和不同养护时间条件下,对相同厚度砂土层和不同厚度砂土层的出水时间、出水量和渗透性进行室内试验,并对其抗渗机理进行探讨。结果表明:喷洒不同含量OH固化剂后,在土体表层形成不同厚度的固化层,从而增强砂土抗渗透性能;在相同养护时间下,随着OH固化剂含量的增加,固化层厚度变大,出水时间变长,出水量减少;在相同OH固化剂含量下,随着养护时间变长,出水时间变长,出水量减少;在砂土表层加OH固化剂,不影响土体整体的渗透性,对植物的正常生长不产生影响;出水量随土层深度的降低而减少;含量为7%和9%的OH固化剂在养护6.0h以后出现不出水现象,达到很好的防渗效果。