降雨作用下土质边坡水分迁移特征研究

针对降雨诱发边坡失稳的特点,从水分迁移的角度出发,结合非饱和土力学,采用有限元法分析了不同降雨强度作用下边坡内部水分迁移的特征;通过数值模拟得到:降雨作用下,边坡内部孔隙水压力呈层状分布,坡脚处孔隙水压力最大,坡顶次之,坡中最小;边坡中的水分主要沿垂直和倾斜方向迁移,迁移速度由表层向深部逐渐减小,迁移方向也随深度和时间而改变;体积含水率呈非线性分布,且非饱和区非线性化程度较饱和区的高;土体渗透系数随降雨强度的增大而增大,当土体饱和时其渗透系数为饱和渗透系数。     

川西地区季节冻土渗透系数的时空变化特性

冻融循环作用引起的边坡体内部水分迁移是川西地区季节冻土边坡失稳的主要原因，研究边坡土体渗透系数时间、空间变化特征是掌握水分迁移规律的重要手段. 针对冻融循环作用下季节性冻土坡面渗透系数时空变化问题，选取川西新都桥地区某边坡粗颗粒土为测试土样，设计冻土渗透系数试验装置，以30%乙二醇溶液为试验渗透溶液，分别制备不同初始含水率、细颗粒含量、干密度测试土柱；添加30%乙二醇放至低恒温箱中进行12 h以上冷冻处理，开展不同冻融循环次数作用下冻土渗透系数试验,并分析其渗透系数变化规律；在此基础上结合边坡冻融期含水率现场监测数据，分析渗透系数时空变化规律. 试验结果表明:初始含水量及干密度不断增加时，冻土非闭合孔隙度和渗透系数均呈减小趋势；冻土渗透系数随细颗粒含量的增加而减小，当细颗粒含量大于20%时，冻土渗透系数减小的幅度较小；冻融循环次数对冻土渗透性能起到抑制作用，当循环次数超过3次时，冻融作用对渗透性能影响不大；季节性冻土边坡1 m冻结深度以内，渗透系数随深度增加减小；11月—1月冻深范围内冻土渗透系数减小，1月—3月渗透系数开始增大.      

利用声波速度估算岩体不同深度的平均渗透系数

含水层渗透系数具有随岩体深度衰减的特点,对渗流具有重要影响.但受试验方法及试验费用的限制,很难获取渗透系数与岩体深度的定量关系.声波速度测井通常用于间接获取岩石力学参数,且分辨率高,便于统计得到声波速度与深度的关系.以某花岗岩体为例,分析了不同深度纵波速度均值和渗透系数均值的相关性,建立了表征其相互关系的幂次率模型和负指数模型.研究表明,声波速度为获取不同深度的平均渗透系数提供了一种可靠方法.     

隧道涌水量的预测方法及影响因素研究

隧道涌水量关系到作用于衬砌结构的水压力和周边生态环境的安全,是隧道防排水设计的重要参考指标.在总结隧道涌水量预测的3种主要方法：理论解析法、经验公式法和数值分析法的基础上,讨论了围岩渗透系数、洞室尺寸、地下水位高度、衬砌渗透性、注浆圈渗透性及厚度、隧道含水层厚度,以及洞室形状等因素对隧道涌水量的影响,比较分析了各种隧道涌水量预测方法的差异,并重点指出了各种理论解析方法的局限性和适用条件.研究结果表明,隧道涌水量随围岩渗透系数的增大线性增大,随地下水位高度的升高存在一个先减小后增大的过程;注浆圈参数存在一个经济合理值;同样的开挖面积条件下圆形隧道的涌水量最小.     

辽宁天舜污水处理池渗滤液运移规律研究

污水池渗滤液是一种高浓度的有害液体,具有种类复杂性、危害性、隐蔽性、长期性、难以逆转性等特点。一旦进入含水层,将会使含水层受到污染。高浓度的氨氮是污水池渗滤液地下水质的主要特征,而它既是一种毒性很大的致癌物质,也是一种易溶的具有较强迁移能力的物质,很容易进入地下水系统,污染地下水环境,使人类健康受到危害。应用Visual Modflow软件,建立该区污水池的水流运动模型和溶质运移模型,通过运动方程进行耦合,进而完成该区地下水污染物运移模型的求解。预测15年后地下水流场分布模式以及氨氮污染羽运移范围、途径、规律和方式等特点,以供相关规划管理部门参考。     

粉末冶金多孔钛的研究

采用粉末冶金法在10-3 Pa的真空度下烧结多孔钛,获得开孔隙度＜50%,孔径分布在5～50μm之间的多孔钛.借助金相显微观察孔隙形貌、利用数理统计方法确定孔径分布、进行压缩试验测定压缩性能.分析了原始粉末的粒度、成型压力、烧结制度对多孔钛的孔隙度、孔径及压缩性能的影响规律.实验结果表明:多孔钛的孔隙度及开孔隙度都随成型压力的增大、烧结温度的升高和烧结时间的延长而降低;孔隙的尺寸随粉末粒度的增大、烧结温度的降低而增大;成型压力增大和烧结时间的延长对孔隙尺寸的影响表现在小孔径孔隙的比例增大,而大孔径孔隙的比例降低;但是粉末粒度变化对多孔钛孔隙度、孔隙尺寸的影响要比成型压力、烧结温度和烧结时间变化的影响强烈的多;多孔钛的开孔隙度越大,其压缩强度越低;当多孔钛的开孔隙度由16%增大至44%时,其断裂强度由0.75GPa降至0.18 Gpa.     

多孔银的微观结构与纳米压痕法力学性能

采用去合金化法制备多孔银,研究了浓盐酸浸泡处理对多孔结构的影响,利用纳米压痕技术测试多孔银的硬度并研究其与多孔结构的关系.结果表明:多孔银的孔壁尺寸随浸泡时间增长而增大,孔隙度随浸泡时间增长而减小,硬度随孔隙度的增大而增大,多孔银孔壁的屈服强度远高于多晶银.     

多孔银的微观结构与纳米压痕法力学性能

采用去合金化法制备多孔银,研究了浓盐酸浸泡处理对多孔结构的影响,利用纳米压痕技术测试多孔银的硬度并研究其与多孔结构的关系.结果表明：多孔银的孔壁尺寸随浸泡时间增长而增大,孔隙度随浸泡时间增长而减小,硬度随孔隙度的增大而增大,多孔银孔壁的屈服强度远高于多晶银.     

波浪荷载作用下各向异性海床瞬态液化研究

为探究各向异性海床在波浪作用下的瞬态液化问题,采用有限元法求解RANS （reynolds averaged navier-stokes）方程及k-ε湍流模型进行数值造波,通过求解Biot多孔弹性方程获得海床瞬态响应,进而建立了波浪-各向异性海床耦合作用的二维数值仿真模型. 在完成对新建模型的验证后,基于此模型系统地研究了波浪及海床特性对各向异性海床瞬态液化的影响. 研究结果表明:海床瞬态液化深度随波高、周期增大而增大,随海床饱和度增大而减小;当海床垂向渗透系数在一定范围内时,海床最大液化深度随垂向渗透系数增大而减小,超出该范围时,海床垂向渗透系数对海床最大液化深度的影响不明显;海床瞬态液化深度对水平方向渗透系数的改变不敏感.      

含石量对土石回填体渗流特性影响的试验研究

西南山区城市浅表多为土石回填体地层,而土石回填体渗流特征的土石级配敏感性规律难以把握。降雨入渗条件下,浅埋隧道及深大基坑开挖多诱发地表沉降及边坡滑塌等灾害。基于现场土石回填体的颗粒级配,通过室内常水头试验对回填体渗透系数的含石量敏感性与细颗粒流失现象进行了研究。发现,土石回填体渗透系数随含石量的增加呈指数形式增长,并于含石量为60%时开始骤增。不良级配下,土石回填体中粗、细颗粒间黏聚性与附着性差是细颗粒流失的主要原因,而细颗粒的流失量随渗流时间的延长呈现由小变大再到平稳的变化过程。实际中可根据地层透水要求合理调整现场土石回填体的块石含量,同时应重点关注高含石量土石回填体的细颗粒土流失问题,以保证施工地层的稳定性。     

零价铁/天然沸石对氯酚污染地下水的净化效果研究

以2,4-二氯苯酚污染的地下水为研究对象,分别用零价铁屑、天然沸石及其组合作为反应介质,设计了6种地下可渗透反应器(PRB),进行实验室净化模拟研究.结果表明:单独采用零价铁屑、沸石为反应介质时,2,4-二氯苯酚的去除率分别为26%和40%;铁屑与沸石联合作为反应介质时,去除率可提高20%～30%.在地下含水层应用零价铁 沸石的组合填充去除有机污染物时,应沿水流方向依次先填入零价铁,再填入沸石方可达到最佳去除率.     

船用LNG储罐纵荡过程瞬时液体冲击分析

为研究燃料储罐纵荡过程内部液体最大冲击力随储罐内部液体的充注率、容积及液体的黏度、密度、加速度等参数变化的特性,采用Volume of Fluid方法建立燃料储罐模型,采用单一变量法对不同充注率和容积下的罐内液体冲击进行数值模拟,分析参数变化对最大液体冲击力的影响,并对最大液体冲击力与惯性力的关系进行多项式拟合。结果表明:最大液体冲击力出现时刻随储罐容积的增大而滞后,随充注率的增大而提前;最大液体冲击力不受容积、黏度、密度和加速度等参数的影响,与惯性力的比值与充注率呈4次多项式关系。     

级配特性对砂土渗透系数影响试验研究

为深入分析级配特性对砂土渗透性的影响规律,采用常水头试验方法,研究了砂土不均匀系数、曲率系数、平均粒径和孔隙比对渗透系数的影响。采用正交试验方法对各影响因素进行了显著性分析,通过控制变量法进一步研究了各因素与渗透系数的关系。研究结果表明:渗透系数随曲率系数增大而增大,随不均匀系数的增大而减小,当不均匀系数增大到一定值（如本文中不均匀系数为11）时,渗透系数趋于稳定;渗透系数与平均粒径的变化关系接近线性正相关,在平均粒径不断增大的情况下,其渗透系数的变化幅度可达2个数量级。      

氮在包气带中迁移和转化的预测模型

氮是一种中国西北地区水资源的主要污染物,其污染地下水的主要途径是通过排放的生产和生活废水的垂直渗透。本研究利用系统规划模式,通过对嘉峪关市的土地处理系统的可行性研究,我们提出了一个对水流和氮的迁移与转化的二维模型,该模型从总体上综合了饱水带与包气带区域的特点,所建立的模型结合存在于土层中的氮转化理论,如矿化作用,固化作用,淋滤作用,硝化和反硝化作用。整体模拟是在耦合所有子模型的基础上建立的,主要用于模拟铵氮和硝氮从表土层向潜水层仿中小学层的迁移,污染系统在垂向可分为三层：耕作层,下包气带和含水层,在利用系统动力学平衡基础上,整体模型的求解便转变为对一组偏微分方程的求解,通过模拟预测数据与实测的数据的对比,证明了该模型能够可靠的模拟出氮的各种形态在土壤和地下含水层中的迁移与转化规律。     

粉末冶金多孔钛的研究

采用粉末冶金法在10-3Pa的真空度下烧结多孔钛,获得开孔隙度<50%,孔径分布在5～50μm之间的多孔钛 借助金相显微观察孔隙形貌、利用数理统计方法确定孔径分布、进行压缩试验测定压缩性能 分析了原始粉末的粒度、成型压力、烧结制度对多孔钛的孔隙度、孔径及压缩性能的影响规律 实验结果表明:多孔钛的孔隙度及开孔隙度都随成型压力的增大、烧结温度的升高和烧结时间的延长而降低;孔隙的尺寸随粉末粒度的增大、烧结温度的降低而增大;成型压力增大和烧结时间的延长对孔隙尺寸的影响表现在小孔径孔隙的比例增大,而大孔径孔隙的比例降低;但是粉末粒度变化对多孔钛孔隙度、孔隙尺寸的影响要比成型压力、烧结温度和烧结时间变化的影响强烈的多;多孔钛的开孔隙度越大,其压缩强度越低;当多孔钛的开孔隙度由16%增大至44%时,其断裂强度由0.75GPa降至0.18Gpa     

黄土路基强度规律

通过黄土压实后土体(压实土体)的湿陷性、压缩性和抗剪强度等室内试验，分析了压实土体的湿陷性、水分入渗对其饱和度、渗透系数等的影响和其抗剪强度随压实度和含水量的变化规律。试验表明，黄土压实后土体仍具湿陷性；含水量对压实土体的饱和度、渗透系数和压缩性等基本性质影响较大，一般随含水量的增大其饱和度和压缩性显著减小，而渗透系数在最佳含水量附近达到一个峰值；对于压实土体抗剪强度，其与含水量呈非线性变化关系，而与土体压实度呈线性增长关系。结果表明，严格控制土体含水量，提高路基压实度标准是提高黄土路基整体稳定性的关键。     

压实黄土动态回弹模量的试验研究

通过室内重复加载三轴试验,研究了影响压实黄土动态回弹模量的主要因素及其规律.研究结果表明:回弹模量随围压和压实度的提高而增大,随偏应力和含水量的增大而减小,且在含水量和压实度一定时,回弹模量存在着一定的应力依赖关系.在此分析基础上,采用3参数复合模型,以体应力和剪应力为变量,回归得出压实黄土在不同含水率和压实度下的回弹模量预估模型,并将模型参数与土样物性参数之间建立了线性回归模型,拓宽本研究成果的应用范围.     

水泥混凝土路面半刚性基层的孔隙水压力特性

基于多孔介质弹性理论,运用ABAQUS有限元分析软件对水泥混凝土路面半刚性基层的孔隙水压力进行了数值模拟,计算了不同外部荷载和路面结构条件下的基层孔隙水压力分布规律。分析结果表明:在饱水状态下,基层孔隙水压力随面层厚度、面层模量、基层厚度与基层渗透系数的增大而减小,随基层模量的增大而增大,但面层和基层模量对孔隙水压力的影响不显著;孔隙水压力随交通荷载的增大而呈线性增大,在荷载相同时,荷载分布越密集,对基层孔隙水压力分布的影响越显著,加载模式只影响孔隙水压力的消散过程;孔隙水压力随行车速度的增大而增大,消散过程加快。     

模态柔度指标在简支梁桥损伤识别中的应用

基于模态柔度理论,构造模态柔度差及模态柔度差曲率指标为损伤识别参数.选取简支梁桥为数值模拟算例,对单位置及多位置损伤识别工况的数值模拟分析验证了两个指标的有效性.结果表明：模态柔度差曲率指标更适合于结构的损伤位置识别.     

基于主成分分析的DEM粗差检测

为探讨误差的空间分布特性对数宁高程模型(DEM)粗差检测率的影响,建立了独立粗差模型和相关粗差模型,并模拟了不同粗差率(0.2%～3.0%)的数据.将随机分布的粗差加入DEM中,采用基于主成分分析的粗差检测算法进行了试验.结果表明,无论粗差是否空间相关,随粗差率增大,检测率均下降.对于独立分布的粗差,当粗差率小于1.0%时,基本可以定位所有污染数据;而对于空间相关的粗差,当粗差率等于1.0%时,检测率不足50%.可见,粗差的空间相关性及较大的粗差率均会降低基于主成分分析的粗差检测算法的检测率.