废弃盐田复垦利用后土壤盐分与有机质含量空间变异特征

针对目前莱州湾南岸废弃盐田复垦过程中存在的土壤盐碱、瘠薄等障碍问题,以该区两个典型复垦地块为研究对象,综合运用经典统计学和地质统计学的克立格法,研究不同复垦年限下各层土壤盐分和表层土壤有机质的空间变异性,对二者进行相关性分析,并绘制了各土层盐分和表层土壤有机质含量的空间分布图。结果表明:两个区域各层土壤含盐量较高,均超过1g/kg;受复垦年限、土地平整水平和施肥等人为复垦措施影响,二区土壤含盐量明显低于一区;两个区域土壤有机质含量普遍较低,其中一区为4.37g/kg,二区为3.66g/kg;两个区域各层土壤含盐量和表层土壤有机质变异系数在32.79%—83.83%之间,在水平方向上呈中等变异强度;相关性分析结果表明各层土壤含盐量与有机质含量均呈极显著负相关;各土层土壤含盐量和有机质含量的块基比均小于25%,表明二者具有强烈的空间相关性;空间自相关距离最小为440m,超过采样间距(最小为160m),表明采样间距设置合理;Kriging插值结果表明两个区域土壤含盐量和有机质含量呈条带状分布;一区土壤含盐量以中部为高值区逐渐向南北部降低,二区土壤含盐量则以东南部最低,逐渐向西北部高值区过渡;一区土壤有机质含量表现为中部低南北部较高,二区则为东南部最高,中北部含量较低。研究结果为后期高含盐量的水盐运移模拟研究提供初步论证,也为盐田复垦区盐渍土的合理分区,改良利用和科学管理提供了技术支撑。

基于临界状态的砂土本构模型研究

砂土孔隙比及所受压力是其力学特性的重要影响因素.本文基于砂土临界状态线特性分析,采用以e-(p/p_a)~ξ平面内的线性关系描述其等向压缩线.通过对比分析两种不同压缩线函数与临界状态线函数之间的关系提出更适合描述砂土在等向压缩下的参考压缩线,并给出了基于参考压缩线的等向硬化规律.建议了适用于描述砂土剪切特性的屈服面函数,并给出利用等向压缩和等p路径确定屈服面形状参数μ的方法.将不同应力比对应的压缩线作为砂土状态参量参考线,以获取潜在强度M_f与特征状态应力比M_c,进而描述砂土压缩与剪切特性;基于等向压缩与等p路径建立了当前应力比与状态参量参考线之间的相关关系,从而实现了砂土状态参量参考线由参考压缩线向临界状态线平稳过渡.建立的砂土本构模型共11个参数,均能够通过常规土工试验或经验获取.基于模型预测与Toyoura砂的等向压缩、三轴不排水剪切试验及排水剪切试验的对比结果,本文建立的砂土本构模型很好地描述了Toyoura砂在不同孔隙比和不同压力下的压缩与剪切特性.

波浪导致黄河口海床沉积物超孔压响应现场试验研究

黄河口海床特殊的工程地质性质与复杂的工程动力稳定性问题,均与海床沉积物在波浪荷载作用下的孔压动力响应密切相关。在现代黄河水下三角洲潮间带岸滩选择4个典型研究点,现场模拟波浪作用对原状海床沉积物实施循环加载,利用孔隙水压力观测、沉积物强度测试、样品采集与实验室土工测试等方法手段,测定黄河口原状海床沉积物在循环荷载作用不同阶段的孔压响应与强度变化。研究发现,黄河口原状海床沉积物在经历循环加载过程中,典型的超孔压响应可分为逐渐累积、部分消散、快速累积、累积液化和完全消散5个阶段,分别对应沉积物强度的衰减、增大、衰减、丧失和恢复过程,沉积物的粒度组成与结构性强弱决定了超孔压的具体响应模式。波浪导致原状海床液化深度受沉积物的干密度、孔隙比、饱和度等初始物理性质影响显著,细颗粒组分的相对含量高低也在很大程度上控制着沉积物的液化特性。

莱州湾南岸重盐渍化区不同土壤盐分离子的分布特征

针对莱州湾南岸重盐渍化土地复垦利用过程中存在的土壤盐碱、瘠薄等障碍问题,选择重盐渍化区的典型地块作为研究对象,运用地统计学和GIS技术,研究不同土壤盐分离子的空间变异性及其相关关系,并绘制各盐分离子的空间分布图。结果表明:不同深度的土壤盐分离子质量浓度变幅差异较大,最大达到124.34mg·L(-1);各土壤盐分离子质量浓度随着土壤深度的增加而增加,变异系数为10%～100%,属于中等强度变异。偏相关分析结果表明各盐分离子间的相关关系复杂;聚类分析将各盐分离子分为3类:第一类包括TS,σ,TDS,SO_4^(2-),Mg^(2+),K^+,Na^+,Cl^-和Ca^(2+),第二类包括SAR和Cl^-/SO_4^(2-)比值,第三类主要是NO_3^-。各盐分离子的块基比均小于25%,具有强烈的空间相关性,表明盐分离子的空间分布主要受结构性因素影响;空间自相关距离为87.88～215.57m,均大于取样间距40m。克里格(Kriging)插值结果表明:研究区土壤含盐量呈明显的带状分布,土壤含盐量从东北部往西南部逐渐增加,东南部土壤含盐量最高;研究区土壤碱化程度较低,盐渍化类型主要为硫酸盐型。该研究为莱州湾南岸重盐渍化区盐渍土的分区、改良、管理和合理利用提供了理论基础和参考依据。

南海北陆架坡表面沉积物的物理力学性质初探

南海北部陆坡工程地质环境复杂,并分布有大量油气资源,对该区海底沉积物的物理力学性质的研究是不可缺少的研究工作。本文利用2015年6月于"实验3"号科考船南海北部航次获得的箱式样和柱状样样品,在室内进行了含水率、天然密度、比重、微型扭力十字板以及微型贯入试验和压缩试验,获得了该处沉积物的粒度分布特征及物理力学性质参数。研究表明,南海北陆坡架表层沉积物类型以粉砂质黏土和黏土质粉砂为主,具有较高的含水率和较低的湿密度,抗剪强度、贯入阻力、压缩性等力学性质较差。沉积物的各项土工参数随深度呈现一定规律性的变化,且沉积环境、粒度成分和沉积年代等因素对其存在一定影响。

砂质沉积物强度动力贯入室内试验研究

自由下落式CPT测试技术(FF-CPT)是新兴的海上沉积物强度测试方法。本文构建了海上FF-CPT原型样机,并以海洋干砂质沉积物为研究对象,分析了FF-CPT的贯入特征、速度相关性及其影响因素。结果表明,装置触底速度与最终贯入沉积物的深度受装置释放高度影响,释放高度越大,则触底速度与贯入沉积物深度越大。贯入过程的阻力分布规律是影响速度变化的主要因素。FF-CPT初始贯入阶段,沉积物贯入阻力随深度线性增加,但增幅不明显,这导致贯入速度变化不大,几乎可视作匀速,该段行程超过总贯入深度的2/3。后段行程贯入阻力骤增,导致贯入速度迅速降低至0。对于干砂质沉积物,FF-CPT贯入阻力与贯入速度不存在正相关关系。FF-CPT贯入阻力的速度相关性与装置质量、沉积物密实度关系不大。