湿陷性黄土层桩基侧摩阻力的试验研究

本文依托西安市东北二环立交工程实际,通过现场黄土层浸水试验以及桩基静载试验,研究在湿陷性黄土层中桩基侧摩阻力和桩端阻力的发挥情况、桩基负摩阻力取值问题及桩周土的沉降变化情况,并分析了其实验结果.在总结国内工程界多次试验结果的基础上,给出了湿陷性黄土层负摩阻取值的科学合理方法及应考虑的因素,并分析了影响负摩阻大小取值的因...     

Combined Effects of Climate Change and Bank Stabilization on Shallow Water Habitats of Chinook Salmon

Significant challenges remain in the ability to estimate habitat change under the combined effects of natural variability, climate change, and human activity. We examined anticipated effects on shallow water over low‐sloped beaches to these combined effects in the lower Willamette River, Oregon, an area highly altered by development. A proposal to stabilize some shoreline with large rocks (riprap) would alter shallow water areas, an important habitat for threatened Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha), and would be subject to U.S. Endangered Species Act‐mandated oversight. In the mainstem, subyearling Chinook salmon appear to preferentially occupy these areas, which fluctuate with river stages. We estimated effects with a geospatial model and projections of future river flows. Recent (1999–2009) median river stages during peak subyearling occupancy (April–June) maximized beach shallow water area in the lower mainstem. Upstream shallow water area was maximized at lower river stages than have occurred recently. Higher river stages in April–June, resulting from increased flows predicted for the 2080s, decreased beach shallow water area 17–32%. On the basis of projected 2080s flows, more than 15% of beach shallow water area was displaced by the riprap. Beach shallow water area lost to riprap represented up to 1.6% of the total from the mouth to 12.9 km upstream. Reductions in shallow water area could restrict salmon feeding, resting, and refuge from predators and potentially reduce opportunities for the expression of the full range of life‐history strategies. Although climate change analyses provided useful information, detailed analyses are prohibitive at the project scale for the multitude of small projects reviewed annually. The benefits of our approach to resource managers include a wider geographic context for reviewing similar small projects in concert with climate change, an approach to analyze cumulative effects of similar actions, and estimation of the actions’ long‐term effects. Efectos Combinados del Cambio Climático y la Estabilización de Bordes de Ríos Hábitats de Aguas Poco Profundas del Salmón Chinook     

古土壤地层盾构施工引起的地表沉降分析

针对西安地铁上覆含有古土壤的黄土地层中盾构施工引起的地表沉降,在分析其产生机理、盾构施工数值模拟过程、基于经验公式的Peck地表沉降计算方法的基础上,探讨了基于注浆效果、支护压力以及偏心超挖的等代层厚度计算方法;具体分析了盾构施工数值模拟过程中的等代层弹性模量和掌子面支护压力比与Peck地表沉降计算公式中最大沉降量和沉降槽宽度之间的关系。研究结果表明,在含有古土壤的黄土地层中进行盾构施工数值模拟时,等代层模量的取值在5～10MPa范围之内,当等代层模量小于5 MPa时,隧道围岩将产生较大的塑性变形;掌子面支护压力比取值在0.5～1.0范围之内,当掌子面支护压力比小于0.5时,掌子面附近土体将产生较大的塑性变形,当掌子面支护压力比大于1时,地表将产生隆起变形。     

黄土丘陵沟壑区大空间尺度林草植被减沙方程的尺度适应性

黄土丘陵沟壑区大空间尺度植被减沙方程是分析黄土高原植被变化产沙效应的有效工具,其在不同空间尺度的适应性对于黄河水沙情势变化研究十分重要。运用数值试验方法,研究黄土丘陵沟壑区大空间尺度林草植被减沙方程在小流域、子流域和栅格等3种空间尺度的适应性。结果显示,黄土丘陵沟壑区大空间尺度林草植被减沙方程在各空间尺度的总体估算偏差（D）由小到大排序为小流域（D=52.26%）<子流域（D=60.07%）<栅格（D=92.17%）,纳什效率系数（NSE）由大到小排序为小流域（0.21）>子流域（-0.31）>栅格（-0.80）。可见,黄土丘陵沟壑区大空间尺度植被减沙方程在约500 km²以上的流域单元较为适用,在500 km²以下的子流域和栅格单元不适用。该研究成果可为黄土丘陵沟壑区大空间尺度林草植被减沙方程的推广应用提供参考。     

垃圾填埋场覆盖黄土的甲烷氧化能力及其影响因素研究

利用西安江村沟填埋场不同覆盖时间的临时覆盖黄土和新鲜黄土掺堆肥配置的土样,开展了甲烷氧化培养瓶试验,培养历时最长达22d,研究了不同覆盖时间的覆盖黄土和不同堆肥掺量的新鲜黄土的甲烷氧化能力,以及含水量对覆盖黄土甲烷氧化能力的影响,分析了甲烷氧化过程中各组分气体体积变化关系.研究结果表明:不同覆盖时间的覆盖黄土的甲烷氧化能力相差很大,覆盖3~5年的黄土最大甲烷氧化能力达26.05~53.95μg CH4/(g×h), 而未覆盖的新鲜黄土几乎没有甲烷氧化能力.在新鲜黄土中掺入堆肥,能有效提高其甲烷氧化能力,且在堆肥掺量小于50%时,土样的最大甲烷氧化能力与堆肥掺量呈正比例关系.含水量对覆盖土的甲烷氧化能力有很大影响,黄土甲烷氧化的最适宜含水量约为20% ~ 30%.在甲烷氧化过程中,甲烷氧化菌将CH4中约44%的碳氧化为CO2,其余碳转化为甲烷氧化菌胞内物质.实际工程中进行覆盖层设计时,需要根据填埋场实际产气量和覆盖层导气性确定与甲烷通量相匹配的甲烷氧化速率,进而合理确定堆肥掺量.     

脆性岩石微裂纹压密段本构模型研究

为准确掌握脆性岩石在荷载作用下的应力-应变关系,从岩石单裂隙出发,引入自然应变的概念,建立了物理意义明确的脆性岩石微裂纹压密段本构模型,并将其简化后与线弹性阶段的本构模型进行统一。通过热-力耦合室内试验确定了模型参数,试验结果验证表明:模型能够描述不同热处理温度、不同围压下花岗岩的压密段、线弹性段试验结果,对于脆性岩石的高温劣化性和围压对压密段的抑制作用也有很好的呈现,对深入掌握脆性岩石的强度规律具有一定的指导意义。     

黄土湿陷过程下埋地油气管道力学行为有限元模拟

针对黄土遇水后湿陷产生陷穴并引起埋地管道悬空这一过程中管道的力学行为,以基于弹塑性地基的黄土湿陷区悬空管道力学模型为基础,从湿陷原因和机理出发,建立三维有限元实体模型,模拟了土体湿陷过程和沉降变形,模拟计算结果与理论值和实测值进行了比对验证;进一步的计算和回归分析得到了管道最大位移、最大von Mises应力与地表土体湿陷沉降量的变化规律,同时也得到了最终湿陷情况下管道的von Mises应力分布和湿陷区范围的影响。结果表明:土体湿陷沉降是管道和土体共同作用的结果,湿陷前期管道与土体一起运动,位移和应力增加较快,而管道下方土体脱离管道产生陷穴后则增长较慢;管道最大位移和土体湿陷沉降量间呈对数函数关系,而管道最大von Mises应力和土体湿陷量呈指数函数关系; 湿陷区管段向下弯曲变形会在3个位置形成应力集中区,湿陷区范围增大会引起管道应力和变形的明显增加,且3个区域的最值分布有所不同。     

北环铁路地质安全性研究

影响铁路工程安全的因素有很多,最基础的因素应是工程的地质安全性。针对北环铁路所处的特殊工程地质环境,分别从黄土特性、人类活动、地震液化和土动力学性质等几个方面,论述铁路的地质安全性,分析铁路工程与地质环境的相互作用,研究人类活动对工程地质环境的改变及其影响程度,可以认为:黄土对工程安全的影响不仅仅在于其湿陷性,更在于对其的认知和软化、触变特性;人类活动的负面作用也同样影响着地质的安全作用,不仅改变其原来地貌,也改良了土的安全性质,铁路附近的饱和软黄土就是人类活动改造地质环境的结果;土的动力学特性对工程安全起着潜移默化的作用;最后指出铁路工程的安全性是建立在地质安全性的基础上。     

黄土地区生土建筑震害特征及防灾对策研究

生土建筑在我国黄土地区广大农村仍占相当比例，历次地震，房屋破坏严重。因此，加强对黄土生土建筑抗震性能的研究具有重要意义。通过对陕、甘、宁、青、晋等省(区)黄土生土建筑民房的现场调查，将黄土地区生土建筑划分为5种类型，阐述了其结构特点。根据黄土地区地震中生土建筑的破坏情况，阐述了不同类型生土建筑的震害特征及致灾机理，并对其在不同地震烈度下的震害结果进行了统计分析，给出了各类生土建筑在地震烈度Ⅵ—Ⅹ情况下的震害预测结果。在此基础上，针对当前民房建设中抗震设防存在的问题，提出了相应的预防对策。     

大型建筑物不均匀沉降机理及处置策略--湿陷性黄土地基环境

对湿陷性黄土地基环境下大型建筑物不均匀沉降机理进行了深入分析，提出了“旋喷桩加固法”处理该类地基事故的策略，详细分析了地基产生不均匀沉降的成因，对地基处理设计、施工参数确定及施工控制等进行了讨论。实际应用表明，采用该方法处理由多因素造成的地基事故，是一种行之有效的方法。