填埋场底土污染物浓度实测值和理论解的比较

为了研究现场条件下污染物在粘性土中的运移机理,对运行13年的苏州七子山填埋场进行了钻孔取样.通过对土样进行分层切片、加去离子水混合并结合室内小型离心机分离,得到了填埋场底土中Cl-,Na+及COD的孔隙水浓度.将室内试验测试值和一维扩散理论进行了比较,结果表明,实测浓度剖面与扩散曲线差别较大,可见水力梯度引起的对流和机械弥散作用比分子扩散作用来得重要.将实测值与一维对流弥散解析解的计算值亦进行了比较,结果表明试验数据较为发散,但可以采用一维对流弥散理论进行大致的拟合,从而可得到运移参数的取值范围.进一步的理论预测表明,当填埋场运行30年之后,Cl-的影响深度可达到10 m以上.为了防止和延缓渗滤液污染物的进一步运移,填埋场应采取有效措施阻止渗滤液的扩散.     

土-膨润土系竖向隔离工程屏障阻滞重金属污染物-运移特性试验研究

通过室内试验及理论分析对砂土-膨润土系竖向隔离工程屏障(简称S-B隔离屏障)阻滞重金属运移特性进行了研究:通过一维化学渗透土柱试验研究了S-B隔离工程屏障材料对典型重金属Pb的阻滞规律。S-B工程屏障材料对Pb具有一定的化学渗透膜效应,其化学渗透效率系数ω随溶质浓度增大而减小,且在半对数坐标下呈现良好的线性关系;Pb浓度在5~60 mmol/L时,其化学渗透效率系数ω的范围为0.008~0.030。同时,Pb在材料中的有效扩散系数D^*随溶质浓度增大而增大,并逐渐趋于稳定。     

煤矸石淋溶液在地下水系统中的多组分运移规律——试验研究

针对矿区煤矸石山受降水淋溶释放出大量的无机盐类污染物质进入环境，造成周边地区广泛的土壤盐碱化和地下水矿化度的严重超标问题，通过室内土柱动态模拟试验，研究了煤矸石淋溶液主要污染组分总硬度、硫酸根和钠离子三者在地下水系统中的多组分运移机理和污染规律。结果表明：总硬度的运移速度很快，硫酸根次之，而钠离子的运移速度最慢；对流、水动力弥散和吸附作用是造成这三者运移的主要原因，对污染组分的运移起主要作用；土壤介质对这三者都发生了吸附作用，且吸附强弱不同，对钠离子的吸附最强，硫酸根次之，而对总硬度的吸附较弱，且土壤介质对三者的吸附都符合线性等温平衡吸附规律。还测定了土壤的渗透系数、水动力弥散系数以及这三者在饱和砂性土壤中的吸附分配系数和迟滞因子，为矿区地下水无机盐类污染预测和数值模拟提供了可靠的实测参数。     

卫生填埋场防渗层工作性能的数值模型研究

粘土衬垫的防渗性能和吸附阻滞性能对卫生填埋场防渗系统工作性能有着重要影响。通过建立一维对流-弥散模型,分析了渗透系数、扩散系数、入渗强度、吸附能力对渗漏量及衬垫击穿时间的影响。考虑实际工程的复杂性,建立能反映土体分层、土体非均质性、地下水运动及宏观弥散等复杂因素影响的污染物运移二维分析模型,并对各参数的敏感性进行分析。计算结果表明,保持填埋场在低渗滤液水位下运行,对提高衬垫的防渗效果及耐久性有重要意义;受材料本身性质、施工质量等因素的影响,粘土衬垫的渗透系数变异性往往较大,渗透系数提高一个数量级时,衬垫击穿时间显著缩短;渗透系数恒定时,衬垫击穿时间与材料阻滞因子成线性变化关系;地下水分布及运动情况对污染物运移及分布有重要影响,地下水位越低,竖向入渗越明显,入渗区下部土体的吸附性能发挥越充分,到达地下水及下部土体的污染物浓度越低。     

暴露与养护时间对混凝土氯离子扩散性能的影响

随着暴露于实际环境中时间的延长,氯离子在混凝土中的扩散性能逐渐衰减。获取氯离子扩散性能与时间的关系是困难的,而养护时间对混凝土氯离子扩散性能也有影响。通过设计的人工气候环境下暴露和养护时间因素试验,测定了不同配合比、不同养护时间和暴露时间的混凝土中自由氯离子的浓度,并利用Fick第二定律分析了试验混凝土的氯离子扩散系数。分析和试验的结果表明,混凝土扩散系数随着暴露时间和养护时间的延长而降低,而暴露时间对混凝土氯离子扩散性能的影响更加明显,且扩散系数的降低幅度有减缓的趋势。     

自然潮差环境下掺合料对混凝土氯离子扩散性能衰减的影响

以海洋潮差区环境暴露时间为60 d,120 d,240 d和360 d的现场试验为基础,研究了水灰比及掺加硅粉、粉煤灰、火成岩纤维对混凝土氯离子扩散性能衰减的影响,推导了混凝土扩散系数的时间衰减系数的计算公式,引入氯离子扩散系数衰减速率后进一步分析了长期暴露后混凝土扩散性能的衰减规律,并以已有研究成果分析了不同氯盐环境下掺合料对该扩散性能衰减的影响。结果表明:水灰比越大,混凝土氯离子扩散系数的时间衰减系数越小;单掺粉煤灰、火成岩纤维时扩散系数的时间衰减系数均增大,对氯离子扩散性能的衰减影响明显;掺入硅粉,能有效降低混凝土的氯离子扩散性,但对其时间衰减系数的影响较小;复掺硅粉和粉煤灰对扩散性能的早期衰减影响最为显著,其改善效果可达普通混凝土46.5%;掺合料对混凝土氯离子扩散性能的衰减系数的影响随时间逐渐减小,氯离子扩散系数的衰减速率最终趋于稳定;混凝土暴露的时间越长,掺合料对扩散性能的衰减影响越显著。     

基于混凝土氯离子扩散系数时变性的钢筋坑蚀面积随机时变模型

基于Fick第二定律,建立了考虑混凝土氯离子扩散系数时变性的钢筋坑蚀面积随机时变模型,分析了影响钢筋坑蚀面积的主要因素及其敏感性;以Monte Carlo方法和实测的临海既有混凝土自由氯离子浓度,研究了该环境下既有混凝土内钢筋坑蚀面积的概率分布特性,并分析了混凝土氯离子扩散系数时变性和保护层厚度对钢筋坑蚀面积的影响。结果表明,混凝土氯离子扩散系数时变性和保护层厚度对钢筋坑蚀面积的影响最大,钢筋坑蚀面积服从对数正态分布;在该临海氯盐环境下,考虑混凝土扩散系数时变性计算的钢筋坑蚀面积为不考虑时变性的2倍多,考虑混凝土扩散系数时变性的计算结论与实测结果吻合。     

示踪法测量坡面水流速度理论缺陷分析

示踪法需对经验系数进行修正才能得到水流速度;而经验系数受多种因素的影响,在不同的条件下如何使用,有较大的随意性。对溶质运移数学模型解析解的分析发现,由溶质浓度在观测点达到最大值的时间计算得到的速度无法推算出实际水流速度,以此为基础的染色示踪法或盐液示踪法存在着理论上的缺陷。溶质的弥散系数对示踪法测量水流速度也有较大的影响,弥散系数越大,质心到达观测点的时间与浓度最大值到达该点的时间偏离越远。在实验测量中,泥沙含量对经验系数影响较大,这可能是其影响弥散系数的结果;理论上水流速度增大使经验系数增大,但在实验测量中不同泥沙含量下水流速度对经验系数的影响并不显著,因此在修正经验系数时必须考虑水流中的泥沙含量和其它水质差异。     

在降雨量极少的条件下日本琵琶湖北湖主要环境因子的动态变化和机理的研究(Ⅰ)

琵琶湖是日本第一大淡水湖,20世纪60年代以来,由于经济的发展,湖水水质逐步变坏.1977年湖的北部出现赤潮,1983年湖的南部出现了湖泊富营养化的产物微囊藻.多年来,在深水区湖水温度分层情况下,叶绿素α或浮游植物主要分布在湖的表层.但在1 994年夏季降雨量极少的情况下,在深水区叶绿素α或浮游植物主要分布在温跃层的附近,这种现象在琵琶湖是罕见的.分析发现叶绿素的峰值在湖水温度分层时出现在温跃层的上部,而且底边界层同时出现了低溶氧和高浊度的现象.叶绿素α和溶氧、浊度的对应关系表明温跃层是一光合成活跃的区间.本文通过流体力学方程计算,结果表明随着温度的降低,粘滞力就会增加,在温跃层出现了随水深增加,粘滞力急剧增大的情况.由此可见颗粒物在温跃层顶的上部沉降速度比温跃层内快,因此颗粒物高浓度出现在温跃层内.计算结果同时发现,在水深10～20 m(对应于温跃层),分子扩散系数最小,一旦颗粒物进入这一区间就不易扩散出去.由于温跃层是一分子扩散系数小、粘滞力高的区间,所以温跃层是颗粒物和营养盐的富集区,出现了藻类和叶绿素浓度的峰值.     

重金属污染物在非均质储层中运移的环境预测模型

根据多孔介质溶质运移理论,建立了煤矸石中淋溶重金属在非均质多孔介质中运移的数学模型,并以淋溶元素Hg为例,采用所建立的数学模型模拟其在非均质多孔介质中的运移过程,预测了污染物的浓度分布范围和发展趋势。模拟结果表明:随着时间的延长,重金属Hg在地下环境中污染的范围逐渐扩大,而在低渗区浓度等值线发生曲折,浓度增长变缓慢。所建立的数值模型可为固体废物场址的选择以及污染的控制提供决策依据。     

氯盐环境下钢筋混凝土构件锈胀开裂风险概率分析

为了研究时间和空间等不确定因素下钢筋混凝土构件的锈胀开裂损伤,针对氯离子腐蚀环境,将钢筋锈蚀划分为2阶段3个特征时刻,分析了锈蚀初始时间、锈胀开裂时间以及锈胀开裂至界限宽度时间的概率特征,建立了钢筋混凝土构件生命周期内锈蚀损伤的风险概率模型,讨论了锈蚀损伤影响参数的敏感性。结果表明:钢筋锈蚀对其影响因素的敏感程度依次为混凝土保护层、临界氯离子浓度、扩散系数和混凝土表面氯离子浓度;钢筋混凝土构件从发生锈胀开裂到裂缝达到界限宽度的时间很短,界限宽度的取值对锈蚀损伤的影响并不显著。     

地下结构与不同刚度地表结构体系地震响应规律研究

为探讨不同刚度地表结构与地下结构相互作用体系的地震响应规律,构建了地表结构基频低于、等于和高于场地土卓越频率的三种不同刚度的地表结构,地下结构为典型的三层三跨框架结构。采用Davidenkov模型考虑土体的非线性,考虑地震动类型和幅值的影响。计算结果表明:地下结构的存在整体上放大了场地效应,而地表结构的影响取决于体系的频率特征。单一地表结构对地下结构的影响十分有限,而地下结构的存在放大了地表结构的响应,其放大程度仍取决于体系的频率特征。     

雷静电作用下储气库安全危害分析

为保障能源储备安全,探究雷电和静电对储气库安全的影响。根据雷电和静电理论,构建储气库雷静电概率模型,分析雷静电对储气库的影响。考虑天然气扩散的特殊性,选取高斯烟羽模型预测气体扩散范围,并结合闪火后果准则对闪火危害范围进行分析,构建CCPS-BST模型对爆炸危害范围预测,分析风速及大气稳定度对三种危害后果的影响。结果表明,雷静电会增加储气库泄漏后发生闪火和爆炸的概率,气体扩散范围和闪火后果沿主导风向呈梭形分布,蒸气云爆炸后果由中心向四周扩散,三种危害范围都与风速和大气稳定度呈相反的变化。研究结果可为多因素下储气库安全分析研究提供参考,为降低灾害后果和维护储气库的日常安全提供了理论依据。     

地面超载对支护结构的影响

通过对超载所引起的作用在支护结构上的土压力的分析,提出超载较大时按应力扩散的方法确定超载作用的影响范围,建立了超载对支护结构土压力的计算模型,推导了支护结构土压力的计算公式,该计算模型可以较好地解释经典土压力理论计算中支护结构主动土压力偏大、被动土压力偏小的问题。该计算模型成功地用于工程实践后,大幅度降低了基坑支护的造价,表明其具有明显的适用性和经济性,因而对基坑支护和边坡支护的理论研究和工程实践具有借鉴意义。     

强夯置换法在高填方地基处理中的应用

工程实践证明强夯置换法对于软弱地基的处理具有较好的加固效果,但目前尚无成熟的设计施工方法。本文以四川九寨黄龙机场高填方地基处理工程为背景,介绍了强夯置换法加固软弱土层的现场试验,对实测夯沉量、地表隆起量等试验结果进行了分析。同时,运用动力触探测试及室内土工试验等手段对夯后地基的加固效果进行了检测分析。综合试验及检测结果表明,应用此法处理机场工程软弱地基达到了预期的加固效果,原地面以下6m范围内动探击数均大于5击,物理力学指标也均有相当改善。目前,该试验成果已用于指导机场地基处理与高填方填筑体施工,对于其它类似工程亦有一定的借鉴意义。     

无锡马山抽水蓄能电站堆石料工程特性平行试验研究

通过马山抽水蓄能电站坝体堆石料平行试验研究,认为三种堆石料两次大型三轴剪切试验、侧限单向压缩试验和渗透试验的结果都很接近;堆石料的应力应变关系符合邓肯-张双曲线模型,低围压下会发生剪胀;其压缩性比较低,卸荷回弹量很小,基本都是塑性变形;堆石料的渗透规律基本满足达西定律。堆石料平行试验结果验证了材料的性质能满足工程设计的要求,也说明材料性质的稳定性、试验方法的可行性和试验仪器的准确性均比较令人满意。     

SARS疫情的标度性质及其物理意义

使用Zipf分布研究了2003年4月20日前后中国内地各省的SARS疫情,发现SARS病例数满足分段的幂律关系,其中不同的段分别相应于不同的传播方式。资料显示,4月20日前后北京地区处于非常特殊的状态,此时所采取的非常措施看来是十分必要的。     

合肥盾构地表沉降和土压力变化模型试验

盾构开挖穿越不同性质的土体时,地表沉降规律和土压力变化规律均会发生改变。以合肥地铁盾构施工为背景,采用合肥地区典型砂土和黏工作为试验材料进行模型试验,探究盾构开挖情况下两种土质的地表沉降和土压力变化规律。结果表明:与黏土相比,砂土对开挖扰动更加敏感。开挖后砂土的沉降和土压力变化较快,土体在更短的时间内恢复稳定,同时砂土模型中相邻沉降测点测得的沉降值相差较大,最终的沉降槽起伏明显。而黏土的沉降和土压力变化较慢,最终的沉降槽较平缓。对两种土质还均有如下试验结果:开挖阶段的沉降值占总沉降值的比例基本相同,四个阶段中土压力减小速度和沉降速度呈现相似的规律,最大沉降值出现在先开挖侧而最大沉降速度出现在后开挖侧。     

秦峰塔动力特性试验分析

古塔的动力特性是评价其结构抗震性能和损伤状态的重要指标。本文介绍了秦峰塔动力特性测试的方法、过程及测试结果。为了得到秦峰塔准确的结构动力特性,为古塔的维修及保护提供依据,采用环境激励的方法测试了秦峰塔的动力特性,得到了其前三阶固有频率、振型和阻尼比;然后采用有限元软件ANSYS对秦峰塔建立有限元模型,并进行模态分析。所得计算结果与测试结果相比,误差较小,说明所建立的有限元模型是可靠的,可以为古塔的后续动力响应分析提供理论分析模型,测试结果可供同类古塔的维修加固、抗震鉴定等参考。