小降雨入渗的非饱和土边坡稳定性计算方法研究

降雨易导致非饱和土边坡稳定性降低甚至失稳破坏,研究降雨作用下非饱和土边坡稳定性具有一定意义。在考虑降雨强度较小且持续时间较长的情况下,将Richards非饱和土渗流方程应用到斜坡降雨入渗分析中,通过坐标变换、吸力水头分布假设,并结合土-水特征曲线,推导出降雨入渗条件下斜坡基质吸力分布解析解;在此基础上,将斜坡降雨解析函数引入到传统Sarma法中,进而对滑坡土条进行受力分析,得出当地下水位高于潜在滑面、地下水位与潜在滑面重合和地下水位在潜在滑面之下时,斜坡稳定性系数的求解公式;最后利用推导出的公式对实际问题进行求解与验证。结果表明:当降雨强度为0时,基质吸力最大,斜坡稳定性最大;随着降雨强度的增大,斜坡稳定性逐渐降低;当降雨强度等于饱和渗透系数时,斜坡稳定性最小,且稳定性比不考虑降雨时减小了12.8%;工程实例应用显示该方法对于计算持续小降雨状况下的斜坡稳定性是可行的。     

降雨入渗下残坡积土边坡的稳定性模拟研究

针对杭兰高速公路受降雨影响显著的非饱和残坡积土边坡,考虑降雨入渗的影响,通过对非饱和土水力特征参数的试验研究,用精度较高的Van Genuchten公式拟合土-水特征曲线,得出了非饱和渗透函数的特征参数;在此基础上,将饱和-非饱和非稳定渗流分析与有限元强度折减法相结合,进行了降雨入渗渗流场与应力场的耦合分析,模拟雨水入渗引起的暂态渗流场,并将计算所得到的暂态孔隙水压力用于考虑基质吸力影响的边坡稳定系数的计算;最后根据研究区的降雨气象资料,探讨了降雨强度、降雨持时对残坡积土边坡渗流场分布、发展和稳定性的影响。该研究可为滑坡地质灾害的预防提供依据。     

非饱和带柴油入渗实验研究及HSSM模拟

通过土柱模拟实验研究了柴油在不同含水率、不同粒径砂土中的入渗及残留特征,并采用HSSM(Hydrocarbon Spill Screening Model)模拟了柴油在含水率为6%中砂介质中的入渗过程.结果表明:随着介质含水率增加,柴油在介质中湿润锋推进速度先增大后减小,最快速度对应含水率处于相应介质最大残余含水率40%~50%范围内,残余柴油量随介质含水率增大而减小.在细砂、中砂和粗砂3种介质,柴油入渗平均湿润锋推进速度分别为0.42,0.52,0.73cm/min;平均残余柴油量分别为98.10,68.70,48.79mL. 湿润锋推进速度及残余柴油量均与介质粒径呈负相关.HSSM拟合柴油在含水率为6%中砂介质中的湿润锋推进速度为0.5832cm/min,与实验值0.5689cm/min相比,相对误差为2.51%.HSSM能较好的模拟柴油在非饱和带入渗过程,对于土壤及地下水污染预报具有重要意义.     

基于指数型的浅层滑坡非积水降雨入渗模型研究

降雨诱发浅层滑坡稳定性评价的前提是计算边坡的湿润锋深度,目前较为常用的计算方法是基于改进的Mein-Larson降雨入渗模型,但该模型假定斜坡土体初始含水率均匀分布,实际上斜坡土体初始含水率分布是不均匀的,其表现出越靠近地下水位土体含水率越高的规律。为了体现这一实际情况,提出一种指数型的土体初始含水率分布函数,对传统的非积水降雨入渗模型进行了改进,并通过有限元数值分析对土体初始含水率分布函数和改进的模型进行了验证。结果表明:模型计算解与数值解较为接近,说明改进的非积水降雨入渗模型具有一定的适用性。     

Br-在不同黏粒含量非饱和土中运移的试验研究

研究了Br-在不同黏粒含量非饱和土中的入渗及残留特征。结果表明:1)随黏粒含量的增加,Br-溶液湿润锋的初始运移速率不断减小,运移速率达到平衡的时间变长,平衡运移速率变小,穿透土柱的时间变长。2)随着黏粒含量的增加,同一深度处的土柱中Br-残留量明显上升;在相同土柱中,Br-残留量随土柱深度的增大先增大后减小;当黏粒含量小于25%时,Br-残留量的峰值出现在土柱5/8深度处,随着黏粒含量的增加,Br-残留量峰值的出现位置略有上升。     

恩施地区典型滑坡非饱和土土-水特征曲线的试验研究

非饱和土土-水特征曲线表达了含水率与基质吸力之间的关系,是研究非饱和土的关键。为了进一步了解土质、初始含水率及土体微观结构等重要因素对土-水特征曲线的影响,分别在恩施地区双龙洞滑坡和杨家山滑坡采集土样,进行对比试验研究,结果表明:双龙洞滑坡的土样持水能力强于杨家山滑坡;对于同一种土质,初始含水率对开始阶段的脱水速率影响较大;原状土样被扰动破坏后,持水性增强。同时,对于典型的土-水特征曲线分别利用指数衰减函数和Gardner函数进行了拟合,得到了经验函数表达式,具有一定的实际意义。     

降雨条件下某堆积体饱和-非饱和渗流及稳定性分析

降雨是诱发滑坡的主要因素之一。本文以西南地区某堆积体为例,基于非饱和土力学理论,考虑降雨入渗的影响,利用有限元方法,对持续强降雨条件下该堆积体的饱和-非饱和渗流场动态变化、变形破坏机理及稳定性进行了数值模拟和计算,结果表明:降雨入渗使坡体非饱和区土体的基质吸力减小,是导致堆积体稳定性降低的主要因素;随着降雨的持续,堆积体塑性区的范围及贯通距离增加,稳定系数逐渐降低,使整体失稳滑移的危险增大。     

压实膨润土非饱和渗透系数的一种预测分析方法

用新疆柯尔碱膨润土制备不同干密度土样进行土水特征曲线实验和渗透实验,得到不同干密度土样的土水特征曲线,通过van Genuchten模型预测出相应的非饱和渗透系数,进而得到不同干密度土样非饱和渗透系数与含水率的关系。结果显示:非饱和渗透系数随着含水率的减小非线性的减小,随干密度的增大而减小。当含水率较高时,非饱和渗透系数随含水率的变化比较小;当含水率较小时,渗透系数随含水率的变化比较大。而干密度对渗透系数的影响伴随整个实验过程,当干密度较小时,随着干密度的增大,渗透系数受干密度影响较大。当干密度较大时,此时干密度的进一步增大对渗透系数的影响不大。     

模拟降雨条件下料浆石对土壤水分入渗的影响

论文基于田间坡地人工模拟降雨实验,分析了料浆石覆盖及嵌入对入渗过程的影响,对比了其入渗速率及拟合参数的变化趋势。其结果表明,随料浆石覆盖度及料浆石嵌入含量的增加,入渗补给系数逐渐减小,且后者对其影响显著;料浆石嵌入小区的平均入渗速率及稳定入渗速率随料浆石含量的增加而缓慢减小。Kostiakov入渗经验公式和Philip方程均可以对降雨入渗过程进行描述。     

库水位涨落和降雨入渗作用下岸坡中浸润线的计算

对岸坡进行稳定性分析时,需要确定库水位升降和降雨联合作用下岸坡中浸润线的位置,为此以均质土坡为地质模型,考虑在库水位升降与降雨入渗联合作用下岸坡中的非稳定渗流计算,推得库水位升降和降雨联合作用时岸坡中浸润线的计算公式;通过计算得到浸润线的动态变化规律以及压力传导系数、库水位升降速度和降雨强度对浸润线的影响,为库水位变化和降雨条件下岸坡的稳定性分析提供了依据.     

微塑料对土壤水分入渗和蒸发的影响

为探究不同丰度（土壤干重的0.5%、1%、2%）和不同类型（PP、PVC、PE）微塑料对土壤水分入渗和蒸发的影响,采用室内土柱模拟的方法,阐明了不同丰度及不同类型微塑料对土壤水分累积入渗时间、土壤含水率、湿润锋和蒸发特性等的影响,其中A1,A2,A3、Q1,Q2,Q3和Z1,Z2,Z3分别代表PE、PVC和PP在0.5%、1%和2%丰度下的实验编号.结果表明,不同类型和不同丰度下的微塑料对土壤水分入渗和蒸发存在显著差异,同类型条件下随着微塑料丰度增大,累积入渗时间显著增加,而类型不同丰度相同微塑料赋存条件下,PP实验组累积入渗时间>PVC实验组累积入渗时间>PE实验组累积入渗时间>空白实验组累积入渗时间;赋存微塑料条件下土壤含水率最大值基本呈现于土层深度10~25 cm处,空白组CK出现在20~25 cm处;相同入渗时间内土壤湿润锋运移距离和湿润锋运移速率随微塑料丰度增加而减小,当入渗时间为60 min时,A1、A2、A3,Q1、Q2、Q3和Z1、Z2、Z3湿润锋运移距离较CK分别减少4.38%、8.76%、10.58%,7.30%、10.22%、14.60%和10.95%、13.14%、15.33%,其中PP微塑料的影响最为显著;微塑料赋存对土壤水分蒸发产生抑制作用,同类型微塑料下土壤的累积蒸发量随丰度的增加而减小,在蒸发27 h时,添加2%丰度下PP、PVC和PE微塑料的实验土柱累积蒸发量比CK分别减小22.9%、19.4%和13.3%,Rose蒸发模型更能较真实地反映微塑料赋存情况下土壤累积蒸发量随时间的变化情况.研究可为微塑料赋存条件下土壤水分运移的变化研究提供理论基础.     

东祁连山土地利用方式对土壤持水能力和渗透性的影响

为了解祁连山东段天祝高寒地区不同土地利用方式对土壤持水能力和渗透性的影响,研究选取天然草地、退耕自然恢复地、燕麦地和多年生草地4种土地利用方式,研究了不同土地利用方式对土壤持水能力和渗透性的影响。结果表明,不同土地利用方式对土壤持水能力和渗透性影响显著。土壤容重大小依次为退耕自然恢复地(1.104 g/cm³)>多年生草地(1.061 g/cm³)>燕麦地(1.011 g/cm³)>天然草地(0.781 g/cm³);总孔隙度为天然草地(68.196%)>燕麦地(60.606%)>多年生草地(58.93%)>退耕自然恢复地(57.5%);土壤最大持水量和土壤稳渗速率天然草地最大(681.966 t/hm²和3.02 mm/min),退耕自然恢复地最小(575.005 t/hm²和1.004 mm/min)。从土壤持水性能和入渗性能来看,4种土地利用方式中天然草地最好,退耕自然恢复地最差,燕麦地和多年生草地土壤持水能力和渗透性能优于退耕自然恢复地。     

浅析土壤渗滤技术在再生水处理中的应用

从再生水常用处理技术入手,重点介绍了土壤渗滤处理技术,并将土壤渗滤技术与其他处理技术进行比较,指出土壤渗滤技术的优势及存在的问题,对土壤渗滤技术在再生水处理中的应用进行了展望。     

土壤包气带含水率对氯代烃垂向迁移影响的模拟研究

氯代烃类挥发性有机物在土壤包气带中的垂向迁移是该类污染物呼吸暴露风险的重要途径.为探究氯代烃在土壤包气带中的垂向迁移规律,通过室内土柱模拟试验,研究土壤包气带含水率对不同氯代烃〔TCE(三氯乙烯)、PCE(四氯乙烯)〕气相扩散速率的影响,并通过线性拟合筛选出更准确的气相有效扩散系数预测模型.结果表明,土壤含水率与氯代烃气相有效扩散系数呈显著负相关〔R=-0.89,P < 0.01,n=7(TCE);R=-0.86,P < 0.01,n=7(PCE)〕.随着土壤含水率由0.5%增至40.0%,TCE气相有效扩散系数(D_T)由0.035 9 cm2/s降至0.002 5 cm2/s,平衡时间由13 h增至91 h,平衡时气体浓度由4.22 g/m3降至0.31 g/m3;PCE气相有效扩散系数(D_P)由0.033 9 cm2/s降至0.001 1 cm2/s,平衡时间由15 h增至103 h,平衡时气体浓度由3.01 g/m3降至0.12 g/m3.与Penman模型、Marshall模型模拟值相比,Millington-Quirk模型模拟值与氯代烃气相有效扩散系数实测值的拟合程度更好(R>0.95,P < 0.01,n=7).研究显示,土壤包气带含水率的增加对氯代烃气相扩散有明显的抑制作用.      

土壤介质对地下渗滤系统去除污染物的影响

通过对比不同土壤介质对地下渗滤系统去除污染物的影响,结果表明,粘土易造成土壤堵塞,不适于地下渗滤系统,可通过掺砂和有机物加以调整;砂土具有较高的通气透水性,对有机物、氨氮去除有利但对总氮和总磷去除不利,可通过分层布置(如上砂下壤)加以调整;壤土去除污染物性能最佳,最适宜于地下渗滤系统。     

极端强降雨条件下黄土丘陵沟壑区不同植被类型土壤水分特征

为了解黄土丘陵沟壑区极端强降雨条件下土壤水分与植被之间的关系,对2013 年7 月极端强降雨条件下黄土丘陵沟壑区5 种主要植物群落,即刺槐(Robinia psendoacacia)、柠条(Caragana intermedia)、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)、长芒草(Stipa bungeana)、白羊草(Bothriochlo aischaemun)群落的土壤水分进行了调查与分析,结果表明:①极端强降雨下,植被是影响土壤含水量的主要因素;②草本群落的土壤水分明显好于人工林,其中长芒草群落的土壤含水量、土壤贮水量和土壤有效贮水量均最高,分别为17.8%、961.2 mm和691.2 mm,郁闭度最大的31 龄林土壤水分最差;③人工林地土壤水分可补充至300 cm左右,草本群落土壤水分可补充至500 cm左右,人工林地深层土壤水分的恢复仍十分困难.