盐渍土工程性质的改良研究进展

盐渍土中的盐分在外界环境的作用下会发生反复的结晶和溶解使土体性质不断劣化,这一过程对盐渍土地区的基础设施产生了严重的危害,因此,对盐渍土进行合理有效的改良已经成为工程建设中急需解决的问题。通过回顾国内外相关文献,本文概述了盐渍土经过化学方式、物理方式、生物方式改良后工程性质的变化以及产生的再生问题,并对部分再生问题提出了合理的解决方法,其中化学改良方式为本次综述的重点。研究表明,三种改良方式均可有效改善盐渍土的工程性质但侧重点有所不同,并且每种改良方式都存在一些缺陷,下一步还需加强对这些缺陷的解决方式的研究。除此之外,在改良盐渍土的耐久性和动力学性质、微观结构的分析、土体改良工艺的优化和特殊盐渍土的治理等方面还需更进一步的研究和探索。

某砂岩顺层挖方高边坡治理工程施工期变形特征与工程效果评价

为了研究砂岩顺层挖方高边坡支护工程施工期间及施工后的边坡变形规律和治理工程效果,文章依托北京某边坡支护项目,对边坡在施工过程中的锚索轴力及边坡位移进行监测分析,结果表明:锚索轴力变化主要分为加速损失阶段、波动阶段以及持续稳定趋变阶段;锚索轴力变化可以很好地反映坡体内力的变化情况;坡顶水平位移和竖向沉降的变化,可以反映边坡深层位移的变化规律和边坡的稳定性;框架预应力锚索抗滑桩组合支护体系应用于砂岩顺层挖方高边坡的支护时,具有较好的支护效果。采用有限元分析软件,模拟该砂岩顺层挖方高边坡的开挖支护过程发现:随着边坡的开挖,坡体位移沿着软弱滑动面向坡角发展,边坡稳定性降低。将监测结果与模拟结果对比分析,发现二者的变化趋势基本一致,证明了该边坡的支护体系能有效地控制边坡的变形。研究成果能为以后类似边坡的设计施工提供参考。

轻质相变混凝土的研发及物理力学性能实验研究

以SiO_(2)气凝胶粉末为基体材料,低温相变石蜡为相变材料制备定型复合相变材料;采用傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪、同步热分析仪及扩散-渗出圈测试对定型复合相变材料进行表征分析及稳定性检验。结果表明:石蜡吸附质量为75%时制备的定型复合相变材料最为稳定,SiO_(2)气凝胶与石蜡之间仅为物理吸附,定型复合相变材料的相变温度为26.52℃,相变潜热为56.2 J/g。将其掺入EPS混凝土,水泥净浆流动度实验限定定型复合相变材料掺加量在16%附近时,混凝土拌合物工作性能最佳。进行物理力学性能测试,发现随着定型复合相变材料的掺入,试件抗压、抗折、抗劈裂强度均有一定程度的提高。通过热箱储热性能试验,掺加定型复合相变材料的试件升降温曲线斜率及峰值均有降低现象,表明轻质相变混凝土具有很好的温控性能,可用于节能建筑围护体系。

稻草纤维增强泡沫混凝土物理力学性能试验研究

为了研究稻草纤维增强泡沫混凝土的性能,以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料,硅灰、偏高岭土和粉煤灰为辅助胶凝材料,稻草纤维为增强材料,采用物理发泡法制备纤维增强泡沫混凝土;通过全因子试验,研究在不同水胶比和发泡剂掺量下,稻草纤维掺量对泡沫混凝土的密度、吸水率、抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和抗冻性能的影响。结果表明:对于不同水胶比和发泡剂掺量,泡沫混凝土的密度、抗压强度和劈裂抗拉强度均随纤维掺量的增加呈现出先增加后降低的变化规律;抗压强度随密度增加呈幂函数增加关系;劈裂抗拉强度随抗压强度的增加呈指数函数增加关系;当水胶比为0.45时,抗折强度随纤维掺量的增加先增加后降低,当水胶比为0.50时,抗折强度随纤维掺量的增加而增加;纤维的掺入增大了泡沫混凝土的泡孔尺寸和吸水率,降低了其抗冻性能。

青藏高原降雨增加和气温升高对多年冻土水热动态贡献研究

在人类活动和全球气候变化驱动下,青藏高原气候整体呈现暖湿化变化趋势,由此引发的多年冻土活动层水热变化对寒区生态环境和寒区工程稳定性产生显著影响。目前,温度升高对多年冻土的影响机制较为明确,但降雨增加、降雨增加与气温升高共同作用下的多年冻土水热响应过程和机制尚不明确。在考虑雨水感热作用的地表能水平衡-冻土水热耦合模型的基础上,对比研究气温升高、降雨增加单一作用及其共同作用对活动层水热影响机制。结果表明:相比气温升高和降雨增加单一作用,暖湿化复合作用导致地表净辐射通量和蒸发潜热通量增长显著,地表感热降低更加明显,雨水感热影响较小,地表土壤热通量呈增加趋势;暖湿化复合作用下温度梯度液态水通量增长显著,基质势梯度液态水通量在浅层增幅也大于单独升温作用,但小于单一降雨增加作用,暖湿化导致暖季土壤含水率增幅小于单独降雨作用;暖湿化作用下活动层热传导通量在冷季增加显著且增幅小于单独升温作用,而液态水对流传热在暖季增加明显且增幅小于单独湿化作用;降雨增加促使土体暖季降温显著,暖湿化与单一气温升高均导致土体在冷季升温效果高于暖季;气温升高1.0℃引起多年冻土上限下移10cm,降雨增加100 mm促使上限抬升8 cm,暖湿化共同作用导致冻土上限下移6 cm;在暖湿化作用下,降雨增加对冻土降温作用较小,气温升高对冻土的升温效应仍占据主导。

好氧颗粒污泥结构稳定强化策略研究评述

好氧颗粒污泥由于其强大的抗冲击能力和出色的除污效果,在常规活性污泥性能升级改造中得到热点关注,而其形成时间较长和稳定性较弱的问题限制了在污水处理厂的商业化应用。为了能尽快将好氧颗粒污泥技术广泛投入到污水处理领域中,有必要重新深入认知形成机制和结构稳定性的关键影响因素,从而达到精准调控其形成过程和实现长期稳定有效使用目的。该文通过系统地收集和分析相关研究文献,梳理了好氧颗粒污泥形成机制,形成机制主要集中在七大类假说,即晶核理论、自凝聚原理、胞外聚合物假说、丝状菌假说、细胞疏水性假说、选择压驱动假说和阶段假说等。从宏观和微观两个角度分析了其稳定性的关键影响因素。宏观上,反应器的高径比、水力剪切力、有机负荷率等因素都会对好氧颗粒污泥的形成和稳定性产生影响;微观上,微生物的群体感应及其分泌的胞外聚合物等因素也发挥着重要作用。详细阐述了好氧颗粒污泥微生物群落组成和功能,进一步整理了好氧颗粒污泥微生物群落与颗粒结构稳定性能的内在关联。依据以上研究进展并结合工程应用的实际情况和需求,总结概况了好氧颗粒污泥结构稳定强化策略,即控制污泥粒径、改善进料与曝气方式、调控胞外聚合物分泌、调控群体感应等。初步构想了基于生物强化、崩解和再造粒的技术路径,具有生化、物化和化学理论融合的特点,在一定程度上可能代表了群体感应-晶核凝聚共诱导造粒的研究方向。

模块化建筑阵列多调谐质量阻尼系统的实现与减震研究

基于建筑模块化和悬挂楼板减震的原理提出了悬挂楼板模块体系(modularized suspended floors system,MSFS)。利用楼板作为质量块,组成分布阵列式多调谐质量阻尼器(distributed array multiple tuned mass dampers,d-array-MTMDs)系统。通过输入32条远场和近场地震动记录进行时程分析,对平均调谐频率比η、调谐频带宽度系数β、调谐阻尼比ζ_(T)、TMD数量n以及主结构层数N,共5个参数展开研究。结果表明:d-array-MTMDs的减震效果优于普通MTMDs系统;ζ_(T)对系统减震性能影响较小,当η为0.7~1.0、β为2.0时,系统具有更好的减震效果;当n大于某阈值时,系统的减震效果趋于稳定,阈值与η线性正相关,与ζ_(T)非线性负相关。随着模块建筑层数的增加,系统也能维持较好的减震效果。

兰州地下工程混凝土中钢筋腐蚀防护试验研究

针对兰州地铁建设中地下水SO2-4和Cl-含量较高的问题,基于钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀,通过设计2种模拟液和3种混凝土配合比,选择合适的混凝土配合比,采用CS350电化学工作站,对混凝土中钢筋的电化学腐蚀行为进行研究.结果表明:通过腐蚀电流密度与钢筋锈蚀程度的对应关系,只有浸泡溶液NaCl浓度为20g/L、MgSO4浓度为5g/L中第二种配合比混凝土中钢筋未产生腐蚀,其他5种钢筋均出现了不同程度的低腐蚀现象.通过2种模拟液不同配合比混凝土中钢筋的腐蚀速率对比分析,除了其中一组,其他几组均为混凝土水灰比越小,混凝土中钢筋的腐蚀速率越小;选择第二种混凝土配合比为较优混凝土配合比.

基于桩-土界面剪切特性的单桩沉降和承载问题研究

近年来,西北地区出现了许多高填方场地,为减小建筑物基础的不均匀沉降,基础类型广泛使用桩基础。与一般场地不同,黄土填方场地中的单桩桩周土受力后仍会产生较大的变形,该类场地单桩沉降机制复杂。桩顶总沉降计算是桩基设计的重要依据,为此,建立了高填方黄土场地单桩桩顶总沉降计算模型。基于传统的荷载传递法和剪切位移法,分别考虑桩-土界面的桩-土相互作用和桩-土界面外剪切带土体的剪切变形。依据桩端边界,将单桩类型分为摩擦桩和端承摩擦桩,分别建立桩周土弹性阶段和塑性阶段的桩身位移控制微分方程,结合边界条件进行求解,得到桩身位移、轴力、侧摩阻力,并通过弹塑性理论求解了桩周土剪切带土体剪切变形,进而通过叠加原理求得桩顶总沉降。用桩长与桩周土塑性发展深度的比值,定义了桩基承载力安全系数K。通过算例分析与现场试验数据对比分析,研究结果表明:使用新的模型计算得到的桩顶总沉降与现场试验结果相近;当桩顶荷载较小、桩周土处于弹性阶段时,桩端边界对桩身轴力、位移和侧摩阻力影响很小,但桩周土进入塑性滑移阶段后,桩端边界的影响开始变大,考虑桩端土的承载能力会极大提高单桩极限承载力;建立了将荷载传递法和剪切位移法综合起来的计算模型,不仅可以考虑桩-土界面的相对滑移,还可以计算桩-土界面外土体剪切带的剪切变形,使得桩顶总沉降计算更加精确,可为类似场地中单桩沉降的分析与控制提供一定的参考。

新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡降温效果及力学机理研究

本文提出了一种具有通风降温、支挡锚固和减胀减震功能的新型框架通风锚杆冻土边坡支护结构,并阐述其工作机理。基于传热学和自然对流理论,建立新型框架通风锚杆与土体换热的计算模型,对其降温效果进行了分析;基于Winkler理论,建立冻胀和融沉阶段新型框架通风锚杆与土体相互作用的力学简化计算模型,分析冻胀和融化阶段新型框架通风锚杆受力性能。结合算例,采用提出的简化计算方法分析了新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡的热学和力学效应,并通过模型试验与理论计算对比,对所提出理论计算方法的合理性进行验证。结果表明:①新型框架通风锚杆能够充分发挥冷季吸收冷量冻结土体、暖季屏蔽热量保护冻土的作用,并逐年抬升冻融交界面;②新型框架通风锚杆支护结构支护效果良好,能够减弱土体冻胀作用,提高多年冻土边坡的稳定性;③所提出简化计算方法以期为新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡提供理论依据。

盐渍土在蒸发过程中的水盐相变行为研究

伴随蒸发过程,盐渍土孔隙内的溶液会产生汽化及结晶现象,且两种不同的相变间存在相互依赖性。为了揭示蒸发过程中的水盐相变特性,对盐渍土在蒸发过程中的汽化和盐结晶行为进行了理论和试验研究。首先,从热力学理论出发,通过考虑相间化学势平衡和Young-Laplace方程给出了起始结晶半径的理论表达,并分析了起始结晶半径与温度和相对湿度的关系。结合Van Genuchten土水特征曲线模型,建立了孔隙溶液浓度在不同状态下盐的溶解-结晶模型,并分析了温度和初始含盐量对盐结晶行为的影响规律。最后,通过开展控制温度和初始含盐量的蒸发试验结果对理论模型进行了验证。结果表明:环境湿度降低的过程中,土体温度以及初始含盐量对孔隙溶液中的水分和盐分相变有着显著的影响,土体温度越高,孔隙溶液中水分蒸发越快,液相最终饱和度越低;随着初始含盐量的增加,液相最终饱和度下降,盐晶体体积比增加。初始含盐量还会改变盐的盐析湿度,并且盐晶体的产生会抑制水分的蒸发。

粗颗粒硫酸盐渍土水盐迁移规律及变形特性研究

针对封闭系统下粗颗粒硫酸盐渍土在冻结过程中的水盐迁移和变形特性开展了理论和试验研究。基于非饱和多孔介质热弹性理论,考虑孔隙水盐相变,建立了适用于粗颗粒盐渍土水-热-盐-力多场耦合模型,并对单向冻结条件下粗颗粒盐渍土的温度场、水分场、盐分场和位移场分布进行了数值模拟。通过配制含硫酸盐的细砂作为土样开展了单向冻结条件下的室内试验,测定了冻结过程中的温度、水分、盐分以及变形的分布,并与数值结果进行了比较,验证了理论模型的有效性。结果表明:砂土结构孔隙更大,水分和盐分更容易渗透和迁移,在单向冻结试验中,水盐迁移速度更快;细砂的轴向位移呈现先下降后上升的变化趋势,且收缩变形持续时间较黏土更长;由于暖端水分向冷端迁移致使暖端土体孔隙减小,下部土体变得更加密实,土柱下部侧壁压力大于上部。

湿空气对开放块石层湿热特性影响的试验研究

青藏高原暖湿化趋势日益加剧,空气中的水汽质量分数随季节变化差异较大致使空气物性参数、焓值等产生变化,可能会间接影响块石路基的换热过程。本文基于模型试验及空气热力学理论,对等压条件下干、湿空气中块石层内湿热特性进行了分析。结果表明:在等压条件下干、湿空气温差与水汽质量分数呈正相关关系,且水汽质量分数变化速率低于温差变化速率8%。基于地表能量平衡方法计算了考虑水汽影响的块石表层感热通量,发现两种空气条件下的感热通量差值与水汽质量分数也呈正相关关系,此时水汽质量分数变化速率高于感热通量差值变化速率9.8%。日出后干、湿空气与深层块石的对流换热差值主要受空气相对湿度控制,日落后由于干、湿空气温差较大则受空气温差影响。水汽质量分数较低时,干、湿空气焓值差变化速率高于水汽质量分数变化率约87%,焓值差变化率高于水汽质量分数变化率约21%,该现象随着水汽质量分数下降而愈加明显。研究结果对于评价和预测湿空气条件下块石结构路基的长期热稳定性具有重要工程意义。

基于BIM技术的城市管网改造工程应用分析

以深圳市新区某片区管网改造工程项目中的相关信息数据为基础,采用BIM技术及Revit2014和CAD2008软件,对市政工程改造项目中的排水管网系统进行三维建模并进行碰撞检查,将BIM分析结果对比已实施的设计施工现状,提出更加合理的管网改造优化设计方法。解决老城区管网改造中存在的因地下管线信息难以准确掌握而产生的施工难以有效实施和变更设计等问题,为给排水工程管线的科学设计提供依据。

某工程深基坑事故分析与二次加固设计

以某工程土钉墙+悬臂式排桩支护的深基坑事故为例,介绍了该工程深基坑支护结构的原设计和第一次加固设计的方案。从设计、施工、管理等方面详细分析了本工程事故发生的原因,提出了本工程二次加固设计方案。同时对基坑工程二次加固设计的方法和要点进行了探讨,得出了一些有益结论,可为类似工程提供参考。

兰州市某深基坑工程位移监测及变形特性分析

以中国移动甘肃公司一深基坑工程为实例,沿基坑开挖上口线周围共布设20个监测点,在基坑开挖施工过程中,分别对20个监测点的水平位移和竖向位移进行了实时监测。根据监测结果,分别对土钉加预应力锚杆的复合土钉墙、土钉墙和排桩加预应力锚杆三种支护结构的变形特性进行了分析。监测及分析结果表明,该深基坑工程支护设计方案合理,效果良好,满足了设计和环境的要求,本工程取得的经验对兰州地区类似基坑工程具有指导意义。监测结果同时还表明,土钉加预应力锚杆的复合土钉墙、土钉墙及排桩加预应力锚杆三种基坑支护形式在兰州地区的适用性。

兰州市某复杂深基坑工程设计与监测分析

以兰州市某复杂深基坑工程为背景,分别介绍了土钉墙、复合土钉墙以及排桩预应力锚杆在该工程中的应用,并论述了其关键施工技术。监测结果表明,该基坑工程支护设计方案合理,效果良好,满足了设计和环境的要求。本工程取得的经验对兰州市类似工程具有指导意义。

桩基础高层建筑纠倾加固方法及工程实践

针对高度为99.9m的桩基础高层建筑不均匀沉降事故工程,为减小其地基压缩量及更好地增强建筑基础的整体刚度,从而制止沉降和抵抗不均匀沉降,结合该高层建筑结构特点以及地质条件,基于"加强基础刚度,止沉调平"的基本思路提出了"增补筏板+外部筏板外扩+锚杆静压桩"的纠倾加固方法,通过检测数据分析对该方法进行了验证。结果表明:以"增补筏板+外部筏板拓宽+锚杆静压桩"技术为主的综合纠倾加固方案是可行的;对于过量沉降以及产生较大不均匀沉降的桩基础高层建筑,采用"增补筏板+外部筏板外扩+锚杆静压桩"的综合纠倾加固方案将原桩基础转化为桩筏复合地基,有效提高了建筑物的整体性和地基基础承载力,同时利用锚杆静压桩布置数量、施工的先后顺序、施工时间差异对基础承载力进行调整,可以为大楼自然回倾创造条件,达到既制止其沉降与倾斜又适当纠倾的目的;外部筏板拓宽既能在纠倾过程中减缓沉降趋势,也能在建筑物使用过程起到防止复倾的作用。

预应力锚杆与土钉联合支护体系在兰州深基坑工程中的应用与监测分析

以中国移动甘肃公司一深基坑工程为背景,介绍了单排预应力锚杆与土钉联合支护体系和双排预应力锚杆与土钉联合支护体系在兰州地区土层复杂的深基坑工程中的应用,并论述了其关键施工技术。工程应用效果表明,该基坑工程支护设计方案合理,效果良好,满足了设计和环境的要求。监测结果表明,预应力锚杆对控制边坡的水平位移效果较为明显,还可以有效控制边坡的竖向沉降变化速率,施加双排预应力锚杆相较于单排预应力锚杆,其作用效果更为明显。取得的经验对兰州地区类似工程具有指导意义。

西宁地区几个基坑工程问题分析与处理

为了解决用地紧张和道路交通拥挤问题,西北地区很多城市开始大规模修建高层建筑和地铁,需要开挖大量深基坑。传统支护结构的应用受到限制,而桩锚支护由于具有主动改善基坑土体的受力状态、限制基坑侧壁水平位移的优点,在西北黄土地区深基坑支护中得到广泛应用。本文借助西宁地区几个采用土钉墙、复合土钉墙、预应力锚杆、支护桩等结构型式进行支护,发生变形垮塌的典型基坑工程案例,详细分析了其设计和施工中存在的问题,给出了相应的解决方案。同时,总结了当前类似基坑工程的设计、施工和管理等方面的不足,指出了今后应重点研究:建立基于位移控制的非饱和黄土地区支挡结构土压力计算模型,完善土压力计算方法;加强深大基坑支护结构的现场测试研究,建立考虑预应力锚杆、支护桩和土体之间协同工作的动态稳定性分析模型。最后指出了常用支护结构施工中的关键质量控制点。