基于微动技术的浅层地热资源勘探与储量精细评价方法研究

作为未来能源新星的地热资源逐步受到青睐,其中,浅层地热能的利用至关重要。本文介绍了微动探测技术,针对城市地下空间浅层地质结构探测、浅层储量评价精度等不同的实际应用问题和现实工程需求,以迷你阵列微动探测方法为基础,用于精细识别浅层地质结构,获得岩土层厚度信息,精细化评价地热储量。此外,利用数据拟合技术建立地球物理参数与土体热导率的经验关系,预测测试目标区的土体热导率。青岛即墨区的案例,说明了此方法在地热资源开发利用中的应用效果。     

地震和降雨条件下黄土高填方边坡稳定性分析

针对地震和降雨会影响黄土高填方边坡稳定性的问题,采用地震动力计算、完全流固耦合计算和强度折减计算,对正在使用的黄土高填方边坡进行分析,并对边坡土体位移时程、加速度功率频谱、吸力、有效应力和最小安全性系数进行分析,研究地震和降雨入渗条件对正在使用的黄土高填方边坡稳定性的影响.结果表明:地震作用对黄土高填方边坡表层土体作用大于填方基底土体作用;降雨入渗对边坡土体的影响范围为表层土体和浅层土体;降雨入渗使得边坡表层土体的吸力和有效应力减小,而使浅层土体局部吸力增大;降雨过程中边坡表层土体有效应力减小,浅层土体有效应力先增加后逐渐减小;地震后降雨入渗引起边坡最危险滑移面区域发生改变,降雨速率和降雨持续时间均对最小安全性系数有影响,降雨结束后边坡最小安全性系数降低.该研究为三维条件下地震和降雨入渗对正在使用的黄土高填方边坡稳定性研究提供参考.     

非饱和土边坡饱和区降雨强度-时间临界曲线

为研究降雨入渗边坡产生饱和区的临界条件,使用基于MVG模型的土体饱和度表征降雨强度的计算方程.当土表面饱和度首次达到0.9以上时,饱和度持续稳定在0.9±0.005为饱和区出现的临界判据,数值计算得出土柱和边坡的饱和区临界降雨强度与降雨时间.通过数据拟合构建了饱和区降雨强度-时间临界曲线模型,分析了不同坡度、有效降雨强度对临界曲线的影响.结果表明:饱和度表征降雨强度的计算方法可使土体表面饱和度达到预定值,平均精度为-0.008;有效降雨强度较大时,坡度为50°~60°的边坡,坡度越大产生饱和区的耗时越短,反之耗时越长;坡度30°~40°为易发浅层滑坡的“危险坡度”.     

徐州丰县地区浅层土热物理性质测试与分析

土体的热物理参数对浅层地热能开采、工程建筑的施工、设计等都有着重大的意义,研究土体的热物理性质需紧密结合土体的含水量、密度等参数。文章通过现场对徐州浅层土体的导热系数、比热容、导温系数进行测定,结合相关室内实验,对实验数据进行相关拟合,研究并分析了导热系数、比热容、导温系数随密度、含水率的变化特征。研究表明:随着土体密度的增加,导热系数直线递增,比热容先递增后下降,与密度呈二次函数关系;在土体含水率增加的过程中,导热系数先递增后趋于稳定,比热容呈明显的直线递增趋势;土体导温系数的增减取决于导热系数λ和ρc因子(密度和比热容的乘积)的比值,该试验导温系数随含水率和密度整体呈上升趋势。试验结果定量统计了徐州丰县地区热物理性质参数的变化特征,可为地热系统及存在热流传播的地下工程提供理论指导。     

上海浅层土的沉降分析

本文根据上海市区浅层土在近二十年来抽、灌水作用下的变形规律,采用优化方法分析了上海浅层土的变形模型并确定其计算参数;利用已有的上海地面沉降问题的弹性解答.采用推广的李氏比拟法,结合选定的横型,推导出了土体为粘弹性假设下的土层变形量的解答;把各年的流变参数作为一组随机变量,得到流变参数的统计规律,进而采用蒙特卡罗方法得出劳动公园及汽车二场两个标点浅层土变形量的统计规律;并将该统计规律应用于沉降预测,通过计算分析提出了减小地面沉降的措施.     

隔离边界条件下连续降雨诱发黄土边坡开裂试验研究

为了对连续降雨诱发黄土边坡破坏过程有更直接深入的认识,在陕北大型均质黄土边坡设置隔离边界并开展人工模拟降雨现场试验.总结了边坡开裂破坏特征,分析了坡顶裂缝及坡体破坏过程的力学机制,研究了水分入渗以及隔离边界对边坡开裂破坏的影响.结果表明:降雨侵蚀及雨水径流是坡顶土体开裂的必要条件,边坡浅层土体产生的竖直拉张裂缝及深层土体的剪切破坏倾斜裂缝贯通至坡面,坡体最终呈"L"型开裂面,坡顶的开裂宽度与开裂深度的发展变化趋势呈现一定相关性;降雨期间坡顶部位较易触发一定规模的浅层滑坡,降雨结束后水分下渗可能引发边坡深层破坏;隔离槽对降雨边界的物理隔离和阻断效应导致坡顶呈"一"型开裂线,并且边界土体-隔离布薄弱区裂缝剧烈发育扩展,易导致边坡更大规模破坏.     

上海临港砂质粉土硬化土小应变模型参数研究

硬化土小应变模型(HSS模型)考虑了土体在小应变区域内刚度随应变的非线性变化,是土工数值分析中应用较为广泛的软土本构模型之一。上海地区软土的特性研究已取得了较为丰富的成果,但关于浅层砂质粉土的研究还不够全面。通过三轴固结排水剪切试验,三轴固结加卸载试验,固结试验以及共振柱试验,获得上海临港地区浅层砂质粉土的硬化土小应变本构模型的试验参数,包括土体的初始剪切模量、土体强度参数和加卸载模量等。将试验结果与已有文献的相关数据进行对比分析,试验结果可为上海地区浅层砂质粉土的深基坑工程数值分析提供参考数据,具有工程参考价值。     

瑞雷波勘探在地铁车站中的应用分析

为了解决地铁车站洞桩法施工中地下空洞区的存在位置,采用了Fourier变换、滤波、小波分析等方法,研究了地下空洞区瑞雷波频散曲线的变化规律。结果表明:经过瑞雷波的频散曲线分析对整个场地地基土体工程地质性质的评价,选取了地下正常和地下有空洞的不同地层进行频散曲线对比,地下空洞区频散曲线图中拐点相当明显,由此确定频散曲线的不协调处为地下空洞区的位置,该方法证明了在浅层地下空洞区探测中的实用性和有效性,具有较好的应用效果和发展前景。     

梅子坪滑坡变形机制及稳定性分析

为了研究梅子坪滑坡的变形机制与其稳定性,通过现场地质调查,对梅子坪滑坡进行了分区,并对滑坡影响因素、变形机制、破坏模式及稳定性进行了分析.结果 表明:梅子坪滑坡下伏反倾岩体在构造作用下,产生弯曲—拉裂变形破坏,使得上部土体浅表层发生蠕滑—拉裂破坏,在A区表现较为明显;在暴雨作用下,梅子坪滑坡A区后缘裂缝扩大,A区坡体最终将沿着粉质黏土夹碎石浅层滑面发生失稳破坏;梅子坪滑坡目前整体基本稳定,A区存在失稳的可能.     

降雨诱发浅层滑坡影响因素的解析分析

采用笔者提出的无限长斜坡降雨入渗解析解结合非饱和土抗剪强度理论,提出了一个用于降雨诱发浅层滑坡安全系数计算的解析表达式,并对浅层滑坡的多种影响因素进行解析分析.结果表明:基质吸力减小直至消失是降雨诱发浅层滑坡的主要途径.减饱和系数、前期降雨强度、边坡坡度、土体储水能力是影响边坡浅层稳定性的重要因素,而后期降雨强度只有在降雨强度较大时才会对边坡浅层稳定性有明显影响,饱和渗透系数只有在接近降雨强度时,对边坡浅层稳定性的影响才较大.     

降雨作用下堆积体岸坡变形破坏模式模型试验

为了进一步探究降雨作用下堆积体岸坡变形破坏模式,自主设计制作了物理模型试验系统,通过三峡库区某堆积体滑坡现场取样,在测定土样基本物理力学参数后,开展了降雨作用下不同坡角的堆积体岸坡模型试验,主要分析了不同坡角下岸坡模型的变形破坏特征及破坏模式。结果表明:坡度对岸坡变形破坏特征影响显著,坡角较大(60°与50°)时,坡体易出现浅层滑动破坏,坡角较缓(40°)时,容易出现深层滑动,坡角35°及更小时,未出现明显的变形破坏;浅层滑动破坏规模较小,变形自下而上牵引,演化发生所需的时间较短,而深层滑动破坏规模较大,变形自上而下推移,所需时间更长;降雨作用下堆积体岸坡变形破坏可分为软化剥蚀-蠕动变形-明显滑动三个阶段,变形破坏模式表现为雨水入渗→表层饱和→土体软化→饱和区扩大→土体沉降→坡顶裂隙出现→坡脚变形/坡体整体变形→浅层滑面/深层滑面→浅层破坏/深层破坏。     

短时冻区气候下土坡浅层水热状况的数值分析

为揭示短时冻区气候下土坡浅层水热状况,利用有限差分技术编制边坡水热耦合程序,分析福建地区典型短时冻区气候下土坡浅层的冻深、冻结时间与含冰率状况以及日最低气温、辐射与平均风速对土坡浅层的冻深、冻结时间与含冰率的影响规律。结果表明:在福建典型短时冻区气候下,土坡浅层最大的冻深约为10 cm以内,浅层一般约在4:00开始冻结,含冰率峰值一般出现在表层以下;日最低气温对土坡浅层冻深、冻结时间与含冰率峰值均有明显影响;风速及太阳辐射对土坡浅层冻深与含冰率峰值影响不大,但对土坡浅层冻结时间的长短影响较大。建议短时冻区土质边坡冻融失稳分析时重点关注浅层10 cm左右的稳定性。     

坡面植草防护的浅层加固作用

通过对植草护坡草根加筋原理的分析，论证了植草的浅层加固边坡土体作用的机理，并以详实的试验数据进行了说明，证实浅层加固作用是相当可观的．因此推荐在一切可能的场合应当优先采用植草坡面防护。     

强降雨和初始地下水对浅层边坡稳定的综合影响

下部为基岩的浅层残积土边坡多含有地下水,通过对传统Green-Ampt入渗模型的延伸,研究含有地下水的残积土边坡强降雨入渗过程;在强降雨入渗条件下,湿润区和地下水范围内基质吸力消失,湿润峰处和基岩面处为2个潜在的危险滑动面,分别对边坡在其上稳定性进行分析,并将二者统一起来,建立考虑强降雨和初始地下水共同作用下边坡的稳定分析模型。研究结果表明:下部含有初始地下水的浅层边坡在强降雨入渗期间,由于上部土体自重的增加,边坡最危险滑裂面在湿润峰和基岩面之间可能发生转移,边坡有可能在基岩处提前于湿润峰处破坏;同时,黏聚力越小,地下水位越浅,降雨入渗期间边坡在地下水下部基岩处破坏的可能性就越大,且土体黏聚力的影响最为显著。     

安徽省淮北平原区域浅层孔隙水污染趋势分析

通过对淮北平原浅层地下水多年的水质资料分析,总结了淮北平原北部黄泛区、西部河间平原区及沿河泛滥带、中部河间平原区及沿河泛滥带、东部河间平原区、南部沿淮地区等不同区域的浅层地下水污染趋势,并提出了浅层地下水污染的相应防治措施.     

降雨作用下堆积体岸坡变形破坏模式模型试验研究

为了进一步探究降雨作用下堆积体岸坡变形破坏模式,自主设计制作了物理模型试验系统,通过三峡库区某堆积体滑坡现场取样,在测定土样基本物理力学参数后,开展了降雨作用下不同坡角的堆积体岸坡模型试验,主要分析了不同坡角下岸坡模型的变形破坏特征及破坏模式。结果表明：坡度对岸坡变形破坏特征影响显著,坡角较大(60°与50°)时,坡体易出现浅层滑动破坏,坡角较缓(40°)时,容易出现深层滑动,35°及更小坡角时,未出现明显的变形破坏;浅层滑动破坏规模较小,变形自下而上牵引,演化发生所需的时间较短,而深层滑动破坏规模较大,变形自上而下推移,所需时间更长;降雨作用下堆积体岸坡变形破坏可分为软化剥蚀—蠕动变形—明显滑动三个阶段,变形破坏模式表现为雨水入渗→表层饱和→土体软化→饱和区扩大→土体沉降→坡顶裂隙出现→坡脚变形/坡体整体变形→浅层滑面/深层滑面→浅层破坏/深层破坏。     

顶管施工隧道扰动区土体变形计算

针对目前已有顶管施工扰动区土体变形预计公式存在的缺陷,提出了一种新的扰动区土体变形计算方法.将顶管施工隧道周边岩土体看作一种随机介质,将隧道开挖(或挤压)所引起的土体移动看作一随机过程,应用随机介质理论,对顶管施工隧道开挖引起的扰动区土体的移动与变形进行分析,推导了相应的扰动区土体下沉(隆起)、倾斜、水平移动、水平变形及弯曲曲率计算公式,并编制了相应的计算程序.研究结果表明:该方法预计结果精度高;顶管施工引起的扰动区土体的变形较大,超出地表建筑物及地下管线的允许变形,在实际施工中应采取有效的防护措施.     

滑坡触发因素及其影响的原位试验

在相同地质条件下,采用人工降雨模拟试验和机械开挖模拟原位试验,研究滑坡触发因素及其对滑坡的影响.研究结果表明:堆积层边坡在降雨入渗影响下多为浅层松弛型破坏,降雨入渗造成土体中孔隙水压力增加,致使边坡土体的抗剪强度由于有效应力减少及土体吸水软化而降低;堆积层边坡在切坡开挖影响下多为浅层牵引式破坏,变形形态为从坡面到坡面以下逐渐减小的松弛形变形;降雨和入渗双重效应可能是降雨诱发堆积层边坡失稳的主要原因之一,在强降雨影响下,易发生滑塌事故.该研究结果可为滑坡的时间、空间和强度预报提供理论依据.     

现代气压沉箱施工过程的三维有限元分析

从开挖卸荷、刃脚挤土、沉箱-土体侧摩擦作用三方面对气压沉箱施工引起的土体扰动进行分析,并结合工程实例,对气压沉箱施工全过程进行三维有限元数值模拟.通过与现场监测数据的比较,验证了三维计算模型及数值模拟方法的合理性和有效性.结果表明:沉箱侧壁边缘处地表沉降最大;随着沉箱下沉,地表沉降逐渐增大,沉降影响范围随之扩大;沉箱周边土体的水平位移较小,浅层土体偏向沉箱移动,深层土体偏离沉箱移动;考虑刃脚挤压扰动可以有效减小沉箱边缘处最大地表沉降.     

季节性冻土路基冻胀影响因素分析

路基冻胀是季节性冻土区公路中特有的破坏现象,也是主要病害之一。研究季节性冻土区的冻胀机理及其影响因素,对保障季节性冻土区的路基稳定、控制路基沉降、提高路基耐久性具有重要意义。本文分析了季节性冻土区路基冻胀的几个主要影响因素,从土体土质、土体水分和土体温度三个主要因素分析它们对土体冻胀的影响,为季节性冻土区路基施工提供理论指导。