高含水率疏浚泥堆场颗粒分选规律现场试验研究

为了探讨疏浚泥堆场中的颗粒分选规律,依托江苏省南水北调东线金湖金宝航道N1堆场吹填工程开展现场试验,测定吹填完成后堆场内不同位置疏浚泥的粒径分布、含水率、界限含水率等.试验结果表明:颗粒粒径沿水平方向逐渐变细,颗粒发生显著分选,而垂直方向上的分选程度明显小于水平方向.根据颗粒的分布规律,沿远离吹填口方向,疏浚泥可分为3个区:粗颗粒区、粒径变化区和细颗粒区.受颗粒分布规律的影响,疏浚泥的黏粒含量、含水率及液塑限在粗颗粒区均较小,在细颗粒区均较大,在粒径变化区随距吹填口距离的增加而增加.试验结果还显示,分选后疏浚泥在塑性图中沿A线分布,并位于A线同侧,活动度也基本相等.     

吹填中疏浚泥颗粒运移及分选若干关键问题的探讨

为了确定处理面积和选择合理的处理方法,以节约工程成本和达到良好的处理效果,需要对吹填时疏浚泥颗粒在堆场内运移及分选的规律进行研究。以泥沙运动力学为理论基础,结合南水北调东线江苏段淮安金宝航道N1疏浚泥堆场的现场调查和试验结果,对吹填时疏浚泥颗粒运移及分选若干关键问题(如堆场分区、疏浚泥分层特性、疏浚泥沉降行为、疏浚泥流体类型等)进行了深入的探讨,得出如下结论:①美国的疏浚工程手册EM1110-2-5027以粒径0.075 mm将堆场分为粗颗粒区和细颗粒区是合理、可应用于国内疏浚工程实践的,颗粒分选发生于细颗粒区;②吹填过程中堆场内上层泥浆一般为牛顿体和过渡区流体,淡水环境下颗粒的沉降行为主要为絮凝沉降,颗粒运移及分选主要发生于上层泥浆中,参与分选的颗粒主要为悬移质;③疏浚泥颗粒分选是在一定的水动力条件和堆场边界条件下,细颗粒在液相泥浆中运移时,由于粒度的差异而产生的分区域沉降行为。     

高含水率疏浚泥自重沉积过程中颗粒分选规律

通过疏浚泥自重沉积试验,对沉积结束后的疏浚泥进行分层取样,并进行颗粒粒径分析,探讨高含水率疏浚泥自重沉积过程中颗粒分选规律.试验结果表明:初始含水率越高,液限、黏粒质量分数越低,土样越容易发生分选.导入分选度定量评价疏浚泥的颗粒分选程度,建立了分选度随初始含水率变化规律模型,该模型中将土样随初始含水率由低至高分为3个阶段:不分选阶段、分选度增长阶段和分选度稳定阶段,并给出了临界含水率的变化趋势.另外,对于初始状态处于分选度稳定阶段的疏浚泥,分选后的黏粒质量分数沿深度呈分段线性分布,且与初始含水率无关.     

快速泥水分离技术处理疏浚泥效果分析

为了探讨快速泥水分离技术处理疏浚泥的效果，本文依托泰州引江河二期工程，开展了泥水快速分离大尺寸现场试验，测试分析了疏浚土吹填过程中和吹填完成后排泥场内不同位置的疏浚泥含水率、不排水抗剪强度的变化规律。结果表明：泥水分离排水系统能够在吹填施工期内快速排除排泥场表面水和吹填泥浆中水分，大幅度提高了排泥场库容利用率；同时，能够在吹填结束后快速提高疏浚泥排泥场的地基承载力，大幅度缩短了排泥场占地的时间。     

基于生物炭改良的水泥固化土强度试验研究

为明确生物炭的添加对固化高含水率疏浚泥强度的影响,对含生物炭的固化高含水率疏浚泥开展了一系列的无侧限抗压试验,探讨了不同养护龄期下生物炭添加对固化高含水率疏浚泥强度规律的影响。试验结果表明:和不含生物炭的固化疏浚泥相比,相同养护龄期下生物炭的添加将引起固化疏浚泥无侧限抗压强度的增加,且增加幅度随生物炭掺量的增加而增大。此外,随着养护龄期的增大,生物炭添加引起固化疏浚泥强度性状的改变幅度也是逐渐增大的。最终,固化疏浚泥的破坏应变表现出增加的变化趋势,含生物炭的水泥固化土的破坏应变比不含生物炭的水泥固化土更大,破坏形态更明显。     

吹填淤泥自重沉积物理力学性质变化特征

吹填淤泥自重沉积阶段物理力学性质具有时空变异特征.通过对某围海造陆区吹填后淤泥自重沉积阶段物理力学性质的测试分析,对吹填淤泥的物理力学性质沿土层深度及自重沉积时间的变化特征进行了分析,结果表明:1)吹填淤泥的含水量(孔隙比)沿深度减小,变异性沿深度增加,强度沿深度明显增加,具有较大的变异性,应考虑变异性对选取土性指标的影响;2)吹填淤泥的含水量(孔隙比)在吹填施工完成前两个月减小速率很快,特别是表层1 m淤泥减小速率最显著,与相邻中间层淤泥层差距逐渐增大,两个月后整个吹填淤泥层进入缓慢失水状态.     

充填土袋受力和变形特性离心模型试验研究

利用疏浚土及吹填泥作为充填料的土工织物充填袋筑堤技术得到极大关注.针对连云港疏浚土,采用土工离心模型试验技术,研究黏粒含量对充填土袋受力和变形的影响以及充填袋水平排水效果.试验结果表明,充填土袋沉降主要发生在施工期,竣工后沉降变化很小,施工期充填土的孔隙水压力和充填袋的应变明显增大,竣工期达到最大,随后缓慢减小,不排水强度随深度增大.沉降和孔隙水压力随粘粒含量的增加而增大,不排水强度随粘粒含量的增加而减小.充填袋水平排水效果达10%~15%,充填土袋筑堤,充填土的黏粒含量应小于20%.     

硝化颗粒污泥的成长特性

研究了649μm、1 171μm和1 571μm三个粒径、不同初始生物量的硝化颗粒污泥90 d内的硝化性能,发现颗粒比增长速率μd、生物量比增长速率μg的变化均随粒径增大而减小.其成因在于硝化颗粒污泥内部生态环境、菌群和生物量随污泥粒径增长发生了变化,可以用引入比代谢速率后的生物量变化模型来描述这种变化.     

河道疏浚吹填施工技术应用分析

为充分发挥河道疏浚吹填施工技术作用,提高河道疏浚工程整体质量,本文对河道疏浚吹填施工技术进行研究。以引江济淮工程东淝河疏浚项目为例,阐述东淝河疏浚工程的施工工艺流程,在施工准备、施工测量、排泥管线布设、挖泥作业、吹填作业和疏浚土处理等方面探讨了河道疏浚吹填施工技术,可为其他类似工程建设提供借鉴。     

尾矿浓密中泥层沉降速度变化及颗粒沉降特性

通过开展全尾矿絮凝沉降宏观实验,研究不同料浆质量分数、絮凝剂单耗下的尾矿静态絮凝沉降特征,分析泥层沉降速度变化趋势;基于沉降阶段与泥层沉降速度的对应关系,得到全尾砂絮凝沉降速度规律曲线;开展不同沉降区域尾矿颗粒微观实验,使用环境扫描电子显微镜(ESEM)观测尾矿絮凝沉降样品,分析不同沉降区域的尾矿颗粒粒径分布状况,探究不同粒径尾矿颗粒的沉降特性。研究结果表明:不同区域沉降颗粒分布存在差异,伴随不同沉降区域的形成、过渡和消失,全尾砂絮凝沉降速度规律曲线分为5个阶段,分别是自由沉降前段、自由沉降末段、干涉沉降前段、干涉沉降末段和压密段;沉降速度与颗粒粒径密切相关,粒径82.0μm以上颗粒不发生絮凝,以颗粒形式沉降到底部,粒径26.5～82.0μm颗粒难以发生絮凝,粒径10.0～26.5μm颗粒不易絮凝,粒径10.0μm以下颗粒易絮凝并以絮团形式沉降。     

高渗透性海床对波浪衰减作用的数值分析

为研究高渗透性海床对波浪衰减的影响规律,建立了波浪与粗颗粒高渗透性海床相互作用的同步耦合数学模型.波浪域采用雷诺时均方程和k-ε紊流模型,采用PLIC-VOF法追踪波浪自由表面,采用非线性Forchheimer方程描述高渗透性海床内孔隙流场,计算分析海床参数对波高沿程衰减的影响.结果表明:随着海床厚度、粒径、孔隙率、固有渗透率的增大,沿程波高衰减加快;但当海床厚度达到1.8倍水深后,对沿程波高衰减基本没有影响;孔隙率增大到0.65后,沿程波高衰减幅度反而减小.     

海水环境下高含水率疏浚淤泥自然沉积规律研究

我国近海岸工程中每年都会产生大量疏浚淤泥,了解海水环境下疏浚淤泥自然沉积规律是疏浚淤泥堆场处理时提高堆场储存效率的前提。通过开展不同盐度下疏浚淤泥自然沉积试验,探讨盐度对疏浚淤泥沉积规律的影响,明确海水环境下疏浚淤泥的沉积规律。试验成果表明,在海水环境下泥浆的沉降曲线可分为区域沉降与固结沉降两种类型,区域沉降分为阻碍沉降与自重固结两个阶段。泥浆自然沉积过程中泥面在初始阶段的沉降速率与盐度密切相关,随盐度的增加而增加。海水环境下土的初始结构形成时的含水率在5~9倍液限间,并且随盐度的增加而降低。     

西安市降尘粒度空间分布特征及环境意义

笔者在西安市区11个取样点进行了为期1a连续采样，采集样品14件。结果证明，降尘可以分为大小明显的两群，小于10μm的颗粒物以工业污染的产物为主，较大颗粒主要为自然源沙尘。西安市降尘粒度明显偏小，其中≤50μm的颗粒占总量的80％～98％；≤10μm的颗粒占30％～60％；≤2．5μm的颗粒占≤10μm颗粒的20％～46％。受城市风动力条件控制，沿东北—西南方向降尘平均粒径依次降低；降尘粒度分选性与小于10μm粒级颗粒的含量负相关，相关系数为-0．9212，负相关性明显。颗粒平均粒径和粒度分选性可以作为当地空气质量的综合性标志。     

岩石结构对碎屑岩储层弹性参数影响的数值研究

结合岩石颗粒粒径分布,通过过程模拟法构建3维数字岩心,利用有限元方法研究了岩石颗粒尺寸比、颗粒大小以及颗粒分选性对岩石弹性特性的影响.结果表明岩石颗粒的大小、分选性均会对岩石的物性以及孔隙结构产生影响,引起岩石弹性模量和纵横波速度的变化.颗粒尺寸比对岩石弹性的影响是非线性的,随着大颗粒含量的增大,岩石体积模量先增大至最大值,然后再减小至趋于不变,随着颗粒尺寸比的变大,大颗粒含量对岩石弹性模量的影响增强.粒径对饱和水岩石弹性的影响弱于对干岩石的,并且粒径越小,岩石体积模量对孔隙流体的变化越敏感.随颗粒分选性变差,岩石体积模量和剪切模量及纵横波速度变大.     

吹填土固结过程中结构与物理性质变化

吹填土的固结过程是土颗粒从无序不规则排列到有序较规则排列,直到絮凝并形成较稳定土结构的过程.在吹填土室内模拟加固试验的过程中,在指定位置和深度采取土样,进行土样的基本物理性质和微结构的测试.对土样微观结构、颗粒粒度、颗粒丰度、颗粒定向性以及宏观基本物理性质变化进行分析.结果表明:深部颗粒团聚程度大于浅部.浅部颗粒水平向的变化大于竖向,深部竖向和水平向的变化程度相似.结构单元体粒径2,μm的颗粒数量不断减小,20,μm颗粒数量不断增加.颗粒丰度有减小趋势.土颗粒定向于某个或某几个方向.定向性和丰度的增加促使颗粒的团聚.该过程是土颗粒由不稳定向稳定状态不断过度的过程.集粒的形成大幅度改善宏观物理性质,表现为含水率的减少和密度的增加.     

矿井综采工作面风速对喷雾粒径影响规律试验

为研究矿井综采工作面喷雾除尘时,矿井风速对喷雾粒径的影响规律,利用模拟巷道喷雾降尘实验系统,在5个不同矿井风速影响下对4个喷雾压力、4个不同孔径喷嘴、5个不同轴线距离的喷雾粒径进行试验研究.利用Origin对试验数据进行曲线绘制,并将曲线进行了趋势分析与原因分析.结果表明:测点位置为0.68 m时,随矿井风速的增大,喷雾粒径呈增大趋势,并得出最小粒径99.25μm与最大粒径214.7μm的试验条件;不同喷雾压力和喷嘴孔径在矿井风速影响下程度不同,并将影响曲线进行对比和排序;测点轴线距离越远,喷雾粒径越小,即D_aD_bD_c D_d D_e;测点位置为0.38,0.68,0.95 m处的喷雾粒径随矿井风速的增大而增加,测点位置为1.28,1.58 m时,喷雾粒径在矿井风速0.25～0.65 m/s呈增大趋势,在0.65～1.05 m/s时呈减小趋势.试验研究结果为矿井喷雾除尘时,对于喷雾压力、喷嘴孔径、矿井通风风速的大小选择以及喷嘴布置的合理性提供参考.     

废旧轮胎橡胶颗粒掺量对吹填软土抗剪强度的影响

废弃轮胎橡胶颗粒按不同掺量与吹填软土均匀混合,配置成混合土样,进行不同固结压力下的直接剪切试验,得到相应的剪应力与剪切位移的关系,分析了废弃轮胎橡胶颗粒掺量对吹填软土抗剪强度的影响,提出不同掺合比下供参考的抗剪强度指标。结果表明:随着废弃轮胎橡胶颗粒掺量的增加,吹填软土-橡胶颗粒混合土的内摩擦角呈现先减小后增大的趋势;而黏聚力呈现先增大后减小的趋势。但抗剪强度的总趋势是随橡胶颗粒掺量增加而增大,剪切位移达到3~5mm之后,剪切强度基本保持不变。     

腾格里沙漠北缘沙丘粒度特征及区域差异分析

以腾格里沙漠北缘沙丘为研究对象,选取不同形态的沙丘类型,进行系统的野外地貌调查,沙丘形态测量和沙丘沉积物粒度分析,研究了腾格里沙漠北缘沙丘的粒度特征以及空间变化规律.结果表明,沙丘沉积物主要由细沙和中沙组成,细沙含量为63.92%,中沙含量为32.82%.平均粒径为2.20Φ,分选系数为0.40~0.68,属于分选好和分选较好的范围.沙丘断面粒度曲线显示,沿主导风向背风坡和迎风坡沉积物粒度呈现微弱变细的规律,且沙丘高度与平均粒径具有较好的正相关性.说明腾格里沙漠北缘沙物质的粒度特征在空间上表现为从物源区向沉积区沉积物颗粒变细、分选性变好的规律.将腾格里沙漠北缘、孟根布拉格和乌力吉苏木3个沙区样品对比,从南向北沿纬度方向沙丘粒度组成中沙、粗沙和极粗沙含量呈现增加的趋势,细沙和极细沙含量呈现减小的特点.以新月形沙丘和沙垄为例,从南向北沿纬度方向新月形沙丘和沙垄同样具有粗沙含量增加,细沙含量减少,平均粒径变粗的趋势.以上变化表明,植被、风况、沙丘高度是控制沙丘形态及粒度变化的重要因素.     

基于三维土质模型的疏浚吹填工程土料调配优化与应用

为了提高疏浚吹填工程土料调配方案设计效率,优化疏浚吹填工程土料调配过程,针对疏浚吹填工程土质情况复杂、土料调配过程施工工序多、施工环境复杂且极易受到外界自然条件的影响和限制的特点,提出了基于三维土质模型的疏浚吹填工程土料调配优化方法.该方法采用基于不同数据来源的三维多精度建模方法,实现了复杂水下土质条件的三维建模;基于疏浚吹填工程施工工艺,综合考虑了疏浚吹填土料在调配过程中所受到的复杂约束条件,建立了疏浚吹填土料调配平衡优化的数学模型.工程实例应用表明,该方法能有效对疏浚吹填工程土料调配过程进行分析,与传统方法对比,该方法能够确定更优的土料调配规划方案,有效节约工程成本,为疏浚吹填工程的调配方案设计提供了新的手段.     

近加热壁面的双空穴对颗粒堆传热性能的影响

为了探究临近加热壁面的双空穴对颗粒堆加热过程的影响,构建了含双空穴的颗粒堆传热模型,并利用搭建的颗粒堆传热性能实验系统对模型进行了验证,研究了双空穴与加热壁面距离和双空穴相对距离的变化对颗粒堆传热性能的影响规律。研究结果表明:随着双空穴与加热壁面距离增加,加热壁面的研究区域热流量先减少后增加,颗粒堆研究区域热阻先增加后减少,空穴影响区域范围和空穴影响区域面积比均先增加后减小,研究区域热流量最小值、颗粒堆研究区域热阻最大值、空穴影响区域范围和空穴影响区域面积比最大值均出现在空穴与加热壁面距离为1倍粒径时。随着双空穴相对距离的增加,加热壁面总热流量增加,颗粒堆热阻减小,但是变化的趋势逐渐平缓,当双空穴相对距离增至8倍粒径时,双空穴之间的相互影响消失。