陕西省化工产业聚集区地下水环境监测井技术应用

为掌握大型化工产业聚集区地下水环境质量状况,推动建立化工园区地下水环境监测网,各地积极开展了地下水环境状况调查评估相关工作。本文以西安泾河工业园地下水环境水文地质调查为例,系统总结了一套适用于第四系松散区地下水监测井“小口径取芯钻探、大口径建井”的两阶段成井技术,其中第一阶段为水文地质钻探、取样及物探测井,第二阶段为扩孔成井、下置井管、填砾、止水、洗井、监测井保护、水样采集、抽水试验,并对成井过程中的难点及重点进行了分析,提供了相关处理措施及建议。经现场施工实践,该技术应用可有效指导监测井建设,保证了成井质量,避免了个别孔重复施工,可为大型化工产业聚集区地下水环境状况调查提供技术借鉴。结合物联网技术和5G技术,地下水监测网可实现自动化实时监测,提高地下水污染风险预警的能力。

BOTDR分布式光纤传感技术在桩基测试中的应用研究

对国内外BOTDR分布式传感光纤在桩基测试中的研究进展进行总结,包括BOTDR技术原理、仪器设备、安装工艺和实施步骤、数据采集与处理、测试结果分析等。对比分析BOTDR分布式光纤传感技术在常用预制桩和钻孔灌注桩中的桩基测试工艺流程,总结桩身应力应变参数测试结果,结合工程应用进行了简单评述,并阐述未来研究的发展方向。

基于北斗卫星导航系统的地下车库深基坑沉降监测与分析

为评估北斗变形监测系统(BDS变形监测系统)在施工干扰环境下的变形监测效果,本文将BDS变形监测系统应用于西安市东郊某地下车库深基坑工程的沉降监测,得到了施工期及工后期的沉降监测数据,根据小波降噪原理对监测数据进行了平滑降噪,并将BDS变形监测系统与水准监测数据进行了对比分析,最后对该场地深基坑的最终沉降量进行了预测。结果表明,施工干扰会导致BDS变形监测系统监测数据在一定波长范围内含有大量噪声,但通过小波降噪法对含噪声数据进行5层分解后,可得到平滑的沉降监测数据,且处理后的数据与水准监测数据的平均相对误差低于10.3%;基于降噪后数据采用修正的Gompertz函数预测得到该场地最终沉降量范围为100~110 mm。相关成果可为BDS变形监测系统在类似工程中的应用提供参考。

压实Q_(3)黄土的高压压缩与浸水变形特性研究

为揭示压实Q_(3)黄土的高压压缩与浸水附加压缩变形特性,对陕北某黄土高填方工程的压实Q_(3)黄土进行了不同压实系数、垂直压力和含水率下的高压固结和湿陷试验,采用多元线性回归分析方法,建立压实Q_(3)黄土的浸水附加压缩变形与压实系数、垂直压力和含水率三个物理指标的经验关系式,并通过F检验和残差分析评价了经验关系式的预测效果。结果表明,提高压实黄土的干密度可显著减少压缩变形,压缩模量受土体含水率的影响显著;当压实系数≥0.90(采用重型击实试验控制)时,压实黄土浸水后产生的附加压缩变形基本可以消除;经验关系式可用于预测依托工程压实Q_(3)黄土的浸水附加压缩变形。研究成果可为黄土高填方工程中土方压实标准的制订提供参考。

一种黄土湿陷性原位评价技术

结合原位参数测试和湿陷模型,提出了一种黄土湿陷性原位评价技术。首先,基于时域反射技术和简易环刀法原位测试黄土体积含水率和湿密度;其次,依据原位测试参数和相关物性指标,运用湿陷模型开展湿陷性评价。上述原位湿陷性评价技术在5个场地中进行200组测试验证。结果表明,原位测试黄土体积含水率中95%数据的绝对误差在±3%以内,湿密度的相对误差在±2%以内。另一方面,采用机器学习模型和简化弹塑性模型定性评价黄土湿陷程度(如:无、轻微、中等和强烈)的准确率分别为88%和83%;定量评价方面,考虑轻微、中等和强烈湿陷程度,湿陷系数中90%数据的绝对误差可分别控制在±0.01、±0.03和±0.06以内。

延安新区黄土湿陷性与其物性指标的相关性分析

湿陷系数是评价黄土湿陷性的重要指标,根据黄土物理力学指标可快速预测和评价其湿陷系数,故有必要对黄土湿陷性与其物性指标之间的关系进行研究。针对延安新区湿陷性马兰黄土,采用数理统计及理论分析,系统研究了马兰黄土湿陷系数与含水量、干重度、孔隙比、饱和度之间的关系。研究结果表明:对于延安新区马兰黄土,湿陷系数与含水量、干重度、饱和度呈负相关,与孔隙比呈正相关;湿陷性的界限含水量为17%,界限干重度为14.5 kN·m^(-3),起始孔隙比为0.9,界限饱和度为50%;相对比而言,对湿陷系数影响最大的因子为饱和度,孔隙比、干重度次之,含水量与湿陷系数相关性较低。最后通过多元线性回归分析,提出了用多个物理指标评价及预测黄土湿陷性的经验公式,并验证了该公式的准确性和合理性,在工程实践中具有一定的参考价值。

黄土高填方场地孔隙水压力的变化规律

孔隙水压力是评价黄土高填方场地变形与稳定的重要参数。为探讨沟谷地形中黄土高填方场地孔隙水压力增长和消散规律,对陕北某黄土高填方工程进行了施工期和工后期的孔隙水压力监测和分析。结果表明:在分析超静孔隙水压力的增长和消散规律时,须扣除因土层压缩和地下水位变化而引起的静水压力变化值;孔隙水压力的增长和消散主要受地下水位和填土荷载的影响;土方填筑快,孔隙水压力增长快,反之,孔隙水压力增长慢,甚至消散;施工期的孔隙水压力增量与填土荷载增量呈近似线性关系,多级荷载的孔隙水压力系数小于0.2,土体始终处于稳定状态;工后期孔隙水压力消散缓慢,沉降达到完全稳定需要较长时间。

基于主成分分析的黄土高填方工后沉降组合预测方法

黄土高填方场地的工后沉降预测结果,是后续地面工程规划布局及建设时机确定的重要依据。针对黄土高填方场地初期获得的工后沉降数据历时较短,采用传统单项模型方法预测效果较差的不足,提出了基于主成分分析(PCA)的工后沉降组合预测方法。该方法的基本思路是:首先对各单项模型的预测结果进行主成分分析求出主成分,接着采用最优模型选择准则(AIC)确定用于建模的主成分数量,其次建立沉降实测值(因变量)与所选取主成分(自变量)之间的多元回归预测模型,然后对模型预测值与实测值进行了比较,评价组合模型的预测效果,最后采用所建立的组合模型向后多步预测。实例检验结果表明,组合模型预测精度明显优于各单项模型,对于预测黄土高填方场地的工后沉降具有参考价值。

拉线式深层沉降监测装置的研制

在湿陷性黄土场地试坑浸水试验的深层沉降监测中,传统的深标点法仅能单孔单点测量、电磁式沉降仪法存在测量误差大等不足。为此,研制了一种拉线式深层沉降监测新装置。该新装置的基本原理是在监测点处开挖竖直探井,沿探井圆周均匀设置多个深层测点,将锚固头安装至测点处的探井侧壁上,当测点处土层发生湿陷变形时,首先由锚固头将变形传递给测绳,然后再由测绳传递至立柱上的滑块,最后通过量测立柱上的固定支座与滑块之间的相对位移,结合几何水准测量结果,得到各测点的深层沉降量。新装置与传统深标点法的现场对比试验结果表明,新装置具有原理清晰、结构简单、量程可调、精度高等优点,既满足了单孔多点测量需求,又提高了测量结果可靠性。最后对该新装置尚存在的问题进行了探讨,并提出了改进建议。

黄土高填方地基沉降规律及排气条件影响

为了探知黄土高填方地基的沉降规律及影响因素,对某黄土高填方原地基沉降、孔隙水压力以及填筑体内部分层沉降的长期监测结果进行了对比分析。分析结果显示:饱和黄土原地基的沉降与孔隙水压力基本同步趋于稳定,未发生明显的蠕变变形,沉降主要是上覆填土荷载作用下的瞬时沉降和固结沉降;排气条件是影响非饱和填筑体沉降发展的关键因素,排气条件较好土层的工后初期沉降量甚至是排气条件较差土层沉降量的2倍以上,离心模型试验揭示的沉降发展规律同实测规律之间存在差异的主要原因之一就是排气条件不同。适当减缓施工速度以及合理布设排气通道有利于缩短工后沉降稳定时间,为工后建设赢取宝贵时间。

重塑黄土的钻孔剪切变形与强度特性研究

钻孔剪切试验是一种土体抗剪强度参数的原位测试新方法,近年来在国内被逐步推广应用。为揭示重塑黄土的钻孔剪切变形与强度特性,对传统钻孔剪切仪进行改进,增加法向位移和剪切位移观测系统,设计钻孔剪切室内模型试验装置,通过模型试验探讨首级法向压力、分级法向压力增量、固结时间和加载剪切方式等对抗剪强度参数测试结果的影响规律,并总结钻孔剪切试验参数的控制方法,用于指导采用垫层法和挤密法处理黄土地基的钻孔剪切试验,试验结果表明,法向位移曲线包括初始变形段、似弹性变形段和塑性变形段:剪切位移曲线包括似弹性增大段、塑性变形段和剪切破坏段;施加的法向压力应控制在法向位移曲线的似弹性变形段范围内:分级加载剪切法与分别加载剪切法测得的抗剪强度参数差异不显著,前者较于后者的黏聚力偏小2.3~3.5 kPa,内摩擦角偏大0.8°~2.4°。

高填方地基内部沉降监测装置的研制

传统监测装置用于大面积高填方地基内部沉降监测时,存在测量元件埋设难度大、施工期观测困难、不易实现自动化监测等缺点.为此,研发了一种高填方地基内部沉降监测新装置.该新装置主要由电感调频式位移计、位移传递杆、沉降板、锚固头、保护套管和沉降观测标等部件组成,其中电感调频式位移计与位移传递杆串联连接,用于观测相邻监测点之间的压缩沉降,接入自动化采集系统后可实现自动化监测.该新装置采取原地基中钻孔埋设与填筑体中探井埋设相结合的埋设方法,随土方施工分段埋设至高填方内,通过分层测量、逐层累加的方法获得各监测点的沉降.现场应用试验结果表明,新装置的结构设计合理,配套埋设工艺可靠,监测数据准确完整.新装置适用于采用均质土料分层压实的大面积高填方地基内部沉降监测.