潮汐环境下细粒泥沙沉降速度研究述评Ⅲ——沉速的影响因子*

作为“潮汐环境下细颗粒泥沙沉降速度研究述评”的第3部分,在前人大量理论和试验研究的基础上,对决定细颗粒泥沙沉降速度最重要的3个因子（含沙量、盐度和温度）影响沉速的方式进行了综述。通过对比与分析认为：1）含沙量是影响沉速的主要因子之一,当含沙量在一定范围内,含沙量增加沉速增加;当超越一定限度,含沙量增加,沉速反而减小,存在一个最佳絮凝含沙量区间。2）温度与沉速的关系还需进一步探索;盐度与沉速的关系也存在一定争议,可能存在最佳絮凝的盐度条件。3）含沙量、盐度和温度均能显示其对细颗粒泥沙沉降速度程度不一的影响力,且各因子对沉速的影响关系并非单一、较为复杂,不同地域、时段和区段某些关键参数的差异较大。     

潮汐环境下细颗粒泥沙沉降速度研究述评Ⅲ——沉速的影响因子

作为"潮汐环境下细颗粒泥沙沉降速度研究述评"的第3部分,在前人大量理论和试验研究的基础上,对决定细颗粒泥沙沉降速度最重要的3个因子(含沙量、盐度和温度)影响沉速的方式进行了综述。通过对比与分析认为:1)含沙量是影响沉速的主要因子之一,当含沙量在一定范围内,含沙量增加沉速增加;当超越一定限度,含沙量增加,沉速反而减小,存在一个最佳絮凝含沙量区间。2)温度与沉速的关系还需进一步探索;盐度与沉速的关系也存在一定争议,可能存在最佳絮凝的盐度条件。3)含沙量、盐度和温度均能显示其对细颗粒泥沙沉降速度程度不一的影响力,且各因子对沉速的影响关系并非单一、较为复杂,不同地域、时段和区段某些关键参数的差异较大。     

广东雷州电厂近岸沉积特征及泥沙运动

通过对广东雷州电厂海岸动力地貌进行调查,分析研究了厂址及周边海岸冲刷、堆积或平衡等不同地貌形态特征、岸线冲蚀形态、泥沙运动及海岸演变对电厂取排水深的影响。分析结果表明,水下沉积物以粉砂质粘土和粘土质粉砂分布为主,样品的平均中值粒径为0.0102mm,南部区域略粗于北中区域,从沉积物分布特点和趋势看,近岸与河口区物质偏粗,主要受近岸及河流的影响;而距岸不远的沉积泥沙中值粒径均在0.004mm左右,则明显受海向沉积泥沙的影响。由于工程区处于岬角且泥沙来源数量少,受波浪潮流共同作用,电厂工程区水域海床及岸线多年处于冲淤平衡的基本稳定状态。     

潮汐环境下细粒泥沙沉降速度研究述评Ⅱ——计算方法与公式*

作为“潮汐环境下细颗粒泥沙沉降速度研究述评”的第二部分,详细介绍了在潮汐环境下确定细颗粒泥沙沉降速度的计算公式与相关方法。通过正式文献可以考证的,关于细颗粒泥沙沉速的计算公式逾百种,每个公式均有其一定理论或经验的背景,本文系统地分析并对比了不同背景的计算公式和方法：1）以粒径为主要因子的半经验公式（武水公式、Stocks公式等）,忽略了细颗粒泥沙的基本沉降特性;2）以含沙量为主要变量的泥沙沉速经验公式,不同研究者得到的结果或者公式的参数差异较大,在没有确认其计算条件、计算方法、测量工具、适用条件前,需谨慎选择,不能简单吸纳,尤其是在盐淡水混合的潮汐环境下,其相关关系和影响因子具有较强的特定性;3）劳斯公式拟合法所得的“有效沉速”,在计算过程把不同因子导致的泥沙颗粒向下的运动均归为泥沙重力沉降过程,物理概念不清晰;4）麦克劳林公式计算细颗粒泥沙沉速,符合沉速的物理定义,其理论性和物理意义也较强。     

潮汐环境下细颗粒泥沙沉降速度研究述评Ⅱ——计算方法与公式

作为"潮汐环境下细颗粒泥沙沉降速度研究述评"的第二部分,详细介绍了在潮汐环境下确定细颗粒泥沙沉降速度的计算公式与相关方法。通过正式文献可以考证的,关于细颗粒泥沙沉速的计算公式逾百种,每个公式均有其一定理论或经验的背景,本文系统地分析并对比了不同背景的计算公式和方法:1)以粒径为主要因子的半经验公式(武水公式、Stocks公式等),忽略了细颗粒泥沙的基本沉降特性;2)以含沙量为主要变量的泥沙沉速经验公式,不同研究者得到的结果或者公式的参数差异较大,在没有确认其计算条件、计算方法、测量工具、适用条件前,需谨慎选择,不能简单吸纳,尤其是在盐淡水混合的潮汐环境下,其相关关系和影响因子具有较强的特定性;3)劳斯公式拟合法所得的"有效沉速",在计算过程把不同因子导致的泥沙颗粒向下的运动均归为泥沙重力沉降过程,物理概念不清晰;4)麦克劳林公式计算细颗粒泥沙沉速,符合沉速的物理定义,其理论性和物理意义也较强。     

上海洋山深水港四期工程水下沉积物分析

为掌握上海洋山深水港四期工程底质泥沙的分布与变化特征,对四期工程近海区开展了柱状取样工作。沉积物柱状取样工作分析结果表明,四期工程水域共有4种沉积类型,即砂质粉砂、砂-粉砂-粘土、粉砂和粘土质粉砂,其中粉砂占全部样品的66%,其次是砂质粉砂占21.74%。工程水域沉积物中值粒径在0.085~0.049 1 mm变化,平均为0.028 mm;柱状样各层粒径比较,表层物质最细,平均中值为0.026 mm,自上而下依次增大;与已建成的港区水域相比,四期工程水域底质表层泥沙略粗于大、小洋山通道水域,分选程度略好于大、小洋山通道水域,物质组成基本相同,仅粉砂含量增高。     

黄骅港泥沙静水沉降特性研究

利用黄骅港海域床面表层泥沙进行不同颗粒级配的粉沙类泥沙静水沉降试验,揭示粉沙群体中不同粒径组分的分选沉降现象,给出不同颗粒级配泥沙在不同含沙量情况下沉降泥沙质量随时间的变化曲线,提出不同百分比沉降质量的代表沉速概念,给出黄骅港不同级配泥沙的代表沉速,指出粉沙类泥沙回淤问题的物模或数模研究需要根据实际情况合理选取代表沉速。     

基于MP-PIC方法的泥沙静水沉降三维数值模拟研究

以MP-PIC模型为基础,采用Eulerian-Lagrangian方法,建立了描述泥沙静水沉降的三维数值模型,研究了网格敏感性、单颗粒沉速和群体颗粒制约沉降等问题。结果表明,当采用2～5倍泥沙粒径的网格尺度时,颗粒沉速模拟结果与已有经验公式相差较小,推荐使用该尺度网格模拟泥沙颗粒运动。不同粒径单颗粒泥沙沉速模拟结果与已有实验结果及经验公式吻合较好,模型可以描述不同大小泥沙颗粒运动。不同体积浓度的群体颗粒沉降特征具有中间区域颗粒沉速较大,靠近边壁处沉速较小的趋势,与Peysson等人的实验结果一致,同时群体颗粒制约沉速与理论公式也较为接近,采用MP-PIC方法能够很好地对泥沙颗粒静水沉降进行三维数值模拟研究。     

黄河三角洲东营港海域表层沉积物分布特征及其影响因素

基于2019年4月东营港海域大范围表层沉积物取样和不同时期水文资料,分析了东营港海域表层沉积物分布特征,并探讨了表层沉积物变化趋势、泥沙起动和影响因素等。研究结果表明：东营港海域表层沉积物以粉砂和砂质粉砂为主,中值粒径介于0.014 3～0.061 6 mm,砂组分平均含量为21.7%,粉砂组分平均含量为64.9%,粘土含量最少,平均值为13.4%;多年来沉积物总体呈现出粗化的趋势;表层沉积物的粗化与泥沙来源减少和水动力引起的岸滩侵蚀和对沉积物的“筛选”及沉积物本身的物理特性等有关。     

粉沙质海岸的界定及其泥沙运动特点

将床沙中值粒径d50=0.31mm～0.125mn和d40>0.031mm的海岸定义为粉沙质海岸,指出粉沙质海岸泥沙运动的特点为泥沙活跃;易悬易沉运移型态为悬移质和推移质共存,易发生强淤或骤淤.     

吹填粉细砂动强度影响因素试验研究

针对汕头东部经济带吹填粉细砂,通过动三轴试验,研究粉粒含量、黏粒含量、初始相对密实度、固结应力、固结应力比对吹填粉细砂动强度的影响规律。试验结果表明,吹填粉细砂动强度随粉粒含量增加而降低,破坏振次相同时,粉粒含量为18%时的动强度为粉粒含量为0时的1/2。动强度在粉粒含量为6%～9%时降低幅度出现突变,相同破坏振次下,降低幅度约为22%。吹填粉细砂抗液化强度并不是随着黏粒含量的增加而单调增加的,临界黏粒含量值为12%。初始相对密实度对吹填粉细砂动强度影响较小。固结应力小于200 kPa时,吹填粉细砂动强度随固结应力的增加而增加;大于200 kPa时,试样已接近最小孔隙比,增加固结应力已不能增大试样密实度,动强度不再增加。当固结比小于2时,吹填粉细砂动强度随固结应力比的增加而增加。     

基于DPDM 技术的室内双层地基承载试验及变形场分析*

通过室内双层地基模型试验,研究上部硬土层在不同强度和厚度条件下的双层地基承载性能,并拍摄数码图像分析了双层地基的变形场。分析荷载p-基础沉降s 曲线,双层地基极限承载力随上部硬土层强度和厚度的增大而增加,双层地基极限承载力下对应的基础垂直位移随上部硬土层强度和厚度的增加而降低;当模型试验中的上部硬土层的水灰比为10%、厚度为30 mm,以及上部硬土层的水灰比为20%、厚度为60 mm 时,后者的极限承载力是前者的3.01 倍,后者的极限承载力下对应的基础沉降是前者的基础沉降的0.11 倍。利用数字照相变形量测DPDM (The digital photogrammetry fordeformation measurement) 技术对双层地基变形的数码图像进行变形场分析,通过网格图的变形分析,土体的初始变形出现在下部软土层中,随着荷载的增大,网格的变形区域逐渐向上部的硬土层及软土层下部发展,同时在水平方向扩展;双层地基破坏模式为上部硬土层的锥台型整体剪切和下部软土层冲剪的综合型破坏形式。对上部硬土层的强度、厚度的优选设计可大幅度提高软土地基处理的效能。     

真空电渗联合振动碾压加固超软黏土试验研究

对于含水率高、强度低、压缩性大以及渗透性低的超软黏土地基,常规的真空电渗联合动力挤密加固技术(低能量强夯+电渗降水)容易产生"橡皮土"现象,以振动碾压代替强夯开展真空电渗联合振动碾压加固超软黏土试验,并同步开展单独真空电渗降水的对比试验。试验结果表明:振动碾压在挤密土体的同时增大渗流路径的压差,提高真空电渗排水速率;闭合电渗产生的裂缝,从而增强土体中的电流,并维持土体内的真空度;加快固结速度,减小单位排水量的电渗能耗。有必要结合实际工程开展现场试验进一步验证。     

茂名市水东湾综合整治工程对水沙动力影响模拟研究

通过潮流泥沙及水体交换数学模型试验,模拟了茂名市水东湾综合整治工程实施后湾内流场变化、水体交换能力及泥沙淤积情况。研究结果表明,方案实施后,潮汐通道内平均流速最大可增加0.1~0.4 m/s,且湾内水体交换能力大幅提升,月交换率从现状的65%提高到86%左右。此外,由于湾内泥沙来源不足,方案实施后正常年淤积十分有限,平均年淤强仅0.15 m/a。总体而言,综合整治方案是有效的。     

不同应力路径下宁波粘土K_0固结三轴试验研究

利用GDS多功能三轴仪对宁波地区原状粘土进行了不同应力路径作用下K0固结三轴压缩试验,探讨了增P、等P和减P3种应力路径条件下宁波粘土的应力-应变、孔隙水压力和强度特性,并结合试验结果分析了粘土的总应力路径和有效应力路径特性。结果表明,总应力路径和有效应力路径的变化趋势基本一致,不同应力路径下q-ε1非线性关系明显,土体呈现弱软化型;不同应力路径下土的峰值强度和土中孔隙水压力差异明显;应力路径对粘聚力影响较大,对内摩擦角影响不大,有效强度指标则呈相反趋势。     

真空预压法处理高液限黏土适用性模型试验研究

设计真空预压法处理高、低液限黏土的室内模型对比试验,研究真空预压法对某工程高液限黏土的适用性及其对高、低液限黏土两种土样的处理效果。结果表明:试验后各土样的含水率、孔隙比明显减小:密实性、强度明显提高;高液限土样的体积压缩率为47.4%,低液限土样的体积压缩率为22.9%。真空预压法适用处理本工程高液限黏土,处理效果明显。     

关于淤泥质海岸与粉沙质海岸界定的探讨

对以往淤泥质海岸和粉沙质海岸的界定方法进行了回顾和剖析,指出了其中的不足。并根据前人大量试验结果和现场资料,从泥沙粒径、絮凝因子、起动流速、含泥量等因素,结合欧美国家和我国海洋调查规范对泥沙的分类,将泥沙d50<0.016 mm,含泥量大于25%的海岸视为淤泥质海岸;0.016 mm≤d50≤0.12 mm,含泥量小于或等于25%的海岸视为粉沙质海岸,这种海岸的分类不仅与众多泥沙研究成果总体一致,而且包涵了海岸泥沙运动、港口淤积及清淤等组合因素,更贴近于港口工程实际。     

花岗岩残积砂质黏性土的蠕变特性与本构模型

花岗岩残积砂质黏性土越来越多地被选作建(构)筑物天然地基持力层,但目前关于花岗岩残积砂质黏性土的研究主要停留在短期的强度和变形阶段。为探讨花岗岩残积砂质黏性土在长期荷载作用下的变形特性,对潮州市花岗岩残积砂质黏性土进行蠕变试验。结果表明,花岗岩残积砂质黏性土蠕变变形随时间的增加不断增大,但变形速率不断减小,直至变形稳定;随着剪应力及固结压力的增加,蠕变特性更加显著。引入邓肯-张模型对整数阶Poynting-Thomson流变模型进行修正,修正后的P-T模型可以较好地描述花岗岩残积砂质黏性土蠕变特性。研究结果有助于进一步认识花岗岩残积砂质黏性土的蠕变特性,为花岗岩残积砂质黏性土地基处理提供参考。     

水泥土室内制样方法与配合比试验

水泥土室内配合比试验是深层水泥搅拌法工程应用中一项重要的前期工作。基于大量室内试验,总结提出干土制样法与湿土制样法两种不同的水泥土制样方法及其试验流程,并对其优缺点与适用性进行比较,得出以下结论:1)当以试验土样目标含水率为变量,或试验土样初始含水率大于目标含水率时,应采用干土制样法; 2)当研究在土样初始含水率下其他因素对水泥土强度的影响时,采用湿土制样法更为合适、高效。以香港冲积层黏土为研究对象,采用干土制样法分析土样含水率对水泥土无侧限抗压强度的影响。试验结果表明,在含水率40%～80%范围内,不同龄期的水泥土强度均随含水率的增加而减小,且在高含水率(大于70%)下水泥土强度随龄期增长不明显。     

珠江三角洲入海口软土次固结系数特性研究

为了查明珠江三角洲入海口软土次固结系数变化特征,为港珠澳大桥岛隧工程提供精细化的沉降设计指标提供基础,通过采取I级不扰动软土样,进行室内分类试验和单向固结试验,获取相应的物理、变形指标,分析次固结系数随荷载变化特征,研究次固结系数与前期固结压力、压缩指数、含水量和塑性指数的相关性。结果显示,次固结系数随着含水量的增加、塑性指数的增大呈线性增长;次固结系数与压缩指数的比值在正常固结下并非是一个常数;次固结系数在前期固结压力前,值小,随着加荷递增,固结系数也增加;前期固结压力之后,主要随着加荷递增,次固结系数呈由大变小的趋势。经过研究,掌握了珠江三角洲入海口正常固结软土的次固结系数变化规律,建立了次固结系数与相关物理力学指标相关关系,为珠三角洲软土变形计算提供了地区性的指导作用。