保压蜗壳外围混凝土应变及脱空分布式光纤监测

采用基于PPP-BOTDA分布式光纤应变感测技术,将特制的感测光缆安装到水轮机保压蜗壳表面及外围混凝土内,对充水试验和保压卸压过程中蜗壳结构的应变分布和变化进行监测,实测光纤应变量与计算结果接近。当充水试验加压到2.6MPa和4.1MPa时,钢蜗壳表面的环向平均实测应变分别为330με和590με。感测光缆有效监测到了蜗壳在首次加压到1MPa时的应力调整现象,以及卸压后约-20με的残余应变。试验中还观察到了卸压后外围混凝土的收缩,混凝土结构环向压应变约为70～100με,计算得到蜗壳和混凝土脱空的隙缝开度为0.5～1.4mm,监测成果可为蜗壳结构的设计优化提供参考。     

微生物矿化作用(MICP)‑铺砂联合提高黄土抗侵蚀性试验研究

采用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)?铺砂联合技术对黄土进行改性,通过开展降雨冲刷实验对其提高黄土抗侵蚀特性的可行性进行了验证。结合微型贯入和碳酸钙含量测定试验,进一步阐明了 MICP?铺砂提高黄土抗侵蚀特性的作用机理。结果表明：(1)纯 MICP 处理能提高黄土抗侵蚀性,而 MICP?铺砂联合技术相比纯 MICP 处理能更进一步提高黄土抗侵蚀性。未经 MICP 处理的土体在降雨条件下发生大面积侵蚀的时间最早,其次为纯 MICP 处理的土体,而 MICP?铺砂联合处理的土体仅表面部分土体发生侵蚀,其它部分较为完整。(2)MICP?铺砂联合改性机理是通过微生物砂防护层的高强度和被防护边坡黄土硬化壳的低渗透性有机结合,发挥砂防护层抗雨滴击溅和径流冲刷以及黄土硬化壳减渗的共同作用,从而提高黄土的抗侵蚀能力。(3)纯 MICP 处理和 MICP-铺砂联合处理土体流出液的化学指标值相差不大。(4)纯 MICP 处理和 MICP?铺砂联合处理土体的结构强度远高于未经处理的土体。(5)纯 MICP 处理和 MICP?铺砂联合处理土体的碳酸钙含量均呈现随深度增加而逐渐降低的趋势, 二者的平均碳酸钙含量相差不大。     

土工格栅在复合地基中对桩与土的作用机制数值分析研究

土工格栅加筋垫层复合地基近年来在处理软土路基中得到了广泛应用,但土工格栅在复合地基中对桩与土的作用机制,尚无系统研究。基于弹塑性摩尔库仑模型,采用PLAXIS有限元软件,详细分析了无土工格栅和有土工格栅在不同抗拉强度下对路基沉降、侧向位移,桩的轴力和剪力以及基础的应力扩散等影响,得到土工格栅能有效减少路基沉降及侧向位移等结论,对于路基工程中土工格栅强度的选取及其它应用具有一定的指导作用。     

黄土水分场光纤原位监测及非饱和渗透系数估算

土壤含水率和渗透系数的原位测定是研究黄土高原地区各类地质灾害机理的重点和难点。应用基于AHFO的含水率测量方法,对降雨条件下黄土地基的水分场动态分布进行原位监测;以含水率监测结果和土水特征曲线为基础改进传统瞬态剖面法,估算蒸发条件下黄土的非饱和渗透系数。结果表明:①土壤中的水分运移受重力、吸力梯度和大气蒸发力的综合控制;降雨后黄土中的水分循环主要发生在浅层,降雨量较大时,土壤剖面呈现出干湿交替的现象;降雨量较小时,水分入渗到一定深度即向上部运移排泄;②改进的瞬态剖面法可以避免含水率分布函数和吸力未知所带来的计算误差,实现蒸发作用下黄土的非饱和渗透系数估算;③非饱和渗透系数计算值与平均含水率成正相关关系,但离散性较大,其误差主要来源于土壤性质的空间变异性和蒸发作用的滞后性;④该研究成果为降雨入渗模型的建立提供了精确的含水率和渗透系数,可广泛应用于黄土高原地区的原位试验研究。     

基于BOTDA的削坡作用下边坡破坏过程模型试验研究∗

在众多诱发滑坡的因素中,人工削坡引发的边坡失稳现象十分普遍。采用布里渊光时域分析技术(以下简称BOTDA 技术),通过模型试验和数值模拟分析,对削坡作用下的边坡变形机理及其演化过程进行了研究。由于传感光缆与土体之间的耦合性直接影响着监测结果的准确性,首先通过不同围压作用下的拉拔试验,掌握了传感光缆与土体耦合变形关系。然后,设计了坡顶加载试验模型,通过在水平向和竖直向植入传感光缆,实现对边坡模型在削坡作用下土体内部变形场的分布式监测。试验结果表明:水平和竖直向传感光缆监测到的应变异常区域与潜在滑动面位置相吻合,并被数值模拟所证实;在 BOTDA 监测数据的基础上提出了边坡模型水平特征最大应变值与安全系数之间的经验公式,对削坡作用下的边坡稳定性状态进行了评价,进而可对边坡失稳做出预警。     

地下水污染防治在我国水体污染控制与治理中的双重意义

农业面源污染物不仅随地表径流直接进入河流、湖泊或近海,污染地表水体,而且渗入土壤或岩石,污染地下水.而被荇染的地下水最终亦流人河流、湖泊或近海,污染地表水体.因此,地下水污染防治在当前我国的水体污染控制与治理中具有双重意义:一方面,为了保护作为主要饮用水源之一的地下水,需要进行地下水污染防治;另一方面,为了有效地治理地表水体的污染,也需要进行地下水污染防治.迄今为止,我国在地下水污染防治方面所做的工作大都以保护地下水作为饮用水源为目的,而缺少或未重视被污染的地下水对地表水体污染的机理和贡献的研究.本文以农业面源造成的地下水中硝酸盐污染为例,阐明地下水污染防治在我国当前水污染防治中的双重意义,指出被污染的地下水可能是我国主要河流、湖泊和近海的主要污染源之一,旨在得到人们对地下水污染研究和治理的重视,推动面源污染物在地下水中的运移机理以及被污染地下水对地表水污染的贡献评价与防治研究,以便更合理地制定我国的流域水污染防治规划,更有效地控制和治理我国的水体污染.     

利用生物渗透性反应墙修复地下水Cr(VI)污染的数值模拟

为降低地下水中的Cr (VI)污染,选择生物反应过程中常见的电子供体(糖蜜)和连二亚硫酸盐分别作为渗透性反应墙(PRB)的反应材料和生物杀灭剂,以期能促进生化反应还原Cr (VI)的同时还能阻止生物堵塞效应.采用PFLOTRAN软件模拟以糖蜜为反应材料和连二亚硫酸盐为生物杀灭剂的PRB修复非均质含水层中重金属污染的生物化学反应过程.结果表明,该PRB技术能有效降低Cr (VI)浓度至0.1mg/L以下;提高生物杀灭剂的注入浓度,注入速率以及降低糖蜜初始浓度可避免生物堵塞效应,达到修复Cr (VI)污染与提高PRB使用寿命的双重目标.研究成果可为类似场地地下水重金属污染修复的最优设计方案提供决策依据.     

观测数据权重对地下水有机污染物生物降解模型参数估计的影响

地下水多组分反应运移模型是刻画解释微生物降解地下水有机污染物的水文地质、生物地球化学耦合过程并对各组分分布特征进行预测的重要工具.反应运移模型往往包含多个参数,并含有多种不同生物化学组分的观测数据,高维参数和观测数据类型的多样性给模型参数的反演带来了极大的困难.因此,本文以反应运移软件PHT3D模拟某污染场地地下水中有机污染物生物降解的理想正问题为例,对比讨论了不同观测数据权重对反应运移模型参数估计的影响.结果表明:未考虑观测数据权重时参数估计结果与真实值相差较大,而采用反映观测误差的权重时参数估计值与真实值更接近.敏感性分析表明,参数对于不同观测组数据的敏感度有明显差异.对于本例,生物降解模型中的降解反应参数最敏感,其次是溶解速率迁移常数,多相溶解度摩尔分数敏感度较小.     

利用截留数定量表征流速变化时DANPL驱替运移行为

SEAR(Surfactant-enhanced aquifer remediation)技术被用于修复DANPL,其修复机制分为增溶作用和驱替作用,其中驱替作用对于DNAPL的修复更为有效.多孔介质中DNAPL的驱替运移过程中,定量评价DNAPL的修复行为极为重要.本文利用多相流数值模型UTCHEM探究了流速对DNAPL驱替运移行为的影响.通过截留数定量评价流速变化时DNAPL的驱替行为,结果表明流速变化时,截留数能较准确描述驱替运移行为及流速变化时DNAPL的驱替效率.以截留数的两个分量毛管数和邦德数的比值定义的角度τ能够较准确预测不同流速条件下驱替作用过程中残留DNAPL的运移路径.