海绵城市雨水花园渗漏对邻近建筑地基的影响

以西咸新区海绵城市建设中某一实际工程为依托,针对雨水花园中雨水入渗对邻近建筑物地基的影响问题展开研究。根据工程资料,在Geo Studio软件中完成数值模拟建模;对不同工况进行数值模拟计算,分别得到各工况下雨水入渗对邻近建筑地基的渗流场、应力场、位移场的影响规律。结果表明:随着渗流持时、海绵设施底部压力水头的增加,渗流影响范围增大,但其变化率逐渐减小;渗流影响下土体应力发生改变,基础下部土体表现出更强的"塑性",但总的分布趋势变化不大;建筑地基完成初始沉降后,渗流影响下其主固结沉降(竖向位移)和水平位移相对无渗流时较小;且渗流持时越长,二者的沉降差越大。研究可为海绵城市建设中须考虑渗流影响的诸多问题提供参考。     

非饱和黄土场地水分入渗规律及影响因素的现场试验与数值模拟

为了探究非饱和黄土场地水分入渗规律及其影响因素,为黄土地区因水分入渗作用导致的各类滑坡和工程地质灾害研究提供参考。在非饱和黄土场地现场开展水分入渗试验,获得不同深度水分计监测信息,探讨非饱和黄土场地水分运移规律;结合数值模拟扩展研究不同浸水类型及不同浸水量对水分入渗规律的影响。结果表明：不同深度土体的体积含水率随时间关系曲线呈现出四个阶段变化特征,区别在于各阶段时间的长短和体积含水量峰值的大小;非饱和入渗时,渗透扩散速率随着深度的增加逐渐衰减,且衰减速率较大;不同浸水类型的入渗深度及宽度在短时间内会存在差异,对最终入渗深度及宽度并没有影响;随着浸水量的增加,入渗深度和宽度不断增加,但增加幅度不断减小,非饱和黄土场地水分入渗深度及宽度是有限的。     

海绵城市中生物滞留沟对路基水分场分布的影响

随着城市化进程的不断加快,海绵城市作为一种新型的低影响开发理念,逐渐成为城市建设的趋势。就重庆某海绵城市试验路段为背景,研究海绵城市生物滞留沟对路基水分场的分布问题。在强降雨情况下,采用数值试验模型分析防渗膜半包情况下生物滞留沟对路基水分场的分布;再结合现场原位试验,采用高密度电法测量降雨前后电阻率分布,分析路基雨水下渗的分布规律。综合分析试验结果表明:该种路基结构形式能够满足海绵城市的吸、蓄、渗、净等要求。分析雨水下渗至路基的整个过程,得到路基水分场的分布情况;其中防渗膜对于降低雨水在车行道侧路基水分的增加起到关键作用。     

海绵城市中生物滞留沟对路基水分场分布影响

随着城市化进程的不断加快,海绵城市作为一种新型的低影响开发理念,逐渐成为城市建设的趋势。就重庆某海绵城市试验路段为背景,研究海绵城市生物滞留沟对路基水分场的分布问题。在强降雨情况下,采用数值试验模型分析防渗膜半包情况下生物滞留沟对路基水分场的分布;再结合现场原位试验,采用高密度电法测量降雨前后电阻率分布,分析路基雨水下渗的分布规律。综合分析试验结果表明:该种路基结构形式能够满足海绵城市的吸、蓄、渗、净等要求。分析雨水下渗至路基的整个过程,得到路基水分场的分布情况;其中防渗膜对于降低雨水在车行道侧路基水分的增加起到关键作用。     

路基边坡降雨试验及基于神经网络的水分场研究

为了研究降雨条件下路基边坡土体含水率的变化规律及雨水入渗过程,进行一系列不同降雨强度、不同坡度条件下的室内降雨模拟试验。以土体含水率受降雨历时、土体空间位置、坡度和降雨强度这4个因素作为输入单元,体积含水率作为输出单元,选取试验数据输入训练,建立含水率的遗传算法神经网络预测模型。预测检验后,利用神经网络对2.7 mm/min降雨强度下40°边坡的降雨入渗过程进行预测研究。研究结果表明:对于路基边坡,当土的性质、压实度、排水等条件相同时,土体含水率受降雨历时、土体空间位置、坡度和降雨强度这4个因素共同影响;随降雨的进行,土体含水率逐渐增加,浸润范围不断增大,受空间位置影响距入渗面越远则含水率变化滞后,增长速率及幅度减小;在相同雨强下,不同坡度边坡坡顶土体含水率变化过程相似,而随坡度的增大,坡脚土体含水率的增长速率及幅度逐渐减小;随雨强的增加同一边坡相同位置处土体含水率越早开始增大,其增长速率及幅度也随之增加;利用所建立的含水率遗传算法神经网络预测模型所得入渗结果与试验观测结果接近,表明该神经网络方法能较好地描述路基边坡土体含水率的变化情况及雨水的入渗过程。     

贯穿含深厚建筑垃圾土地基的预应力管桩承载力特性

通过对表面粘贴应变片的管桩进行静载试验,分析沿轴向的管桩轴力及侧摩擦阻力的变化情况.结果表明:在竖向荷载作用下,桩身轴力沿深度方向呈现出倒三角的分布特征,其数值沿深度方向而逐渐减小;在含建筑垃圾土的土层中,管桩轴力随着深度的增加而快速降低,进入粉质黏土层后,其降幅较深层含建筑垃圾土的土层减缓;随着压桩力增加,管桩侧摩擦阻力逐渐增大,但其增幅减缓而最终达到极限值;浅层土与管桩之间的摩擦阻力较小,随着深度增加,摩擦阻力迅速增大;粉质黏土层与管桩之间的侧摩擦阻力小于底层含建筑垃圾土土层.     

不同冻融时期土壤水分运动参数特征分析及数值模拟

为科学探究不同冻融期土壤水分运动参数变异规律,以野外大田实测土壤温度为参考.利用改进的水平土柱法测定土壤水分扩散率,用SW080B张力入渗仪测定土壤导水率.同时将试验获得的扩散率和导水率方程带入冻土水热运移方程,通过方程求解得出含水率值与实测值进行误差分析,进而验证土壤水分扩散率与导水率方程的适用性.研究结果表明:在快速冻结期,随土层深度增加,土壤扩散和导水能力呈现出增强趋势;在稳定冻结期,0～40cm土层扩散和导水能力变化不显著,且处于相对稳定状态;在融化期,土壤水分扩散和导水能力随土层深度增加呈现出先减小后增大的变化规律.此外,各土层含水率真实值和模拟值的均方根误差(RMSE)位于1.01～13.54cm~3/cm,误差较小.该试验方法能够较为精确的获取冻融期土壤水分运动参数,并且能够有效的实现冻融期土壤水分动态过程模拟.     

延安地区降雨入渗对黄土抗剪强度影响研究

延安地区土体多为湿陷性黄土,发生强降雨时,易发生滑坡、崩塌、窑洞垮塌等灾害,构成巨大安全隐患。通过室外现场试验,研究了不同日降雨量下入渗深度随入渗时间的变化规律,及含水率随深度的变化规律;通过室内直剪试验研究了含水率、干密度对粘聚力和内摩擦角的影响。结果表明:降雨对浅层土体含水率影响大,对深层土体影响较小,入渗深度随着入渗时间的增大而增大;黄土的抗剪强度随含水率的增大而减小,且是干密度越大减小的越快。     

重塑红棕色玄武岩残积土抗剪强度特性试验研究

红棕色玄武岩残积土属于强风化土,为了解其抗剪强度变化规律,对不同干密度、不同含水率的土样进行不固结不排水剪与固结不排水剪试验。试验结果表明:当含水率一定时,随着干密度的增加,土的抗剪强度增加;干密度一定时,随着含水率的增加,土的抗剪强度、黏聚力与内摩擦角均减小;经过固结后,土样的含水率较低时,主要通过提高黏聚力来提高抗剪强度;含水率较高时,则主要通过提高内摩擦角来提高抗剪强度。各条件下的试验所得抗剪强度指标可为工程设计提供参考。     

含水率对非饱和城市垃圾炉渣强度的影响

为了研究含水率(质量分数)对城市垃圾炉渣强度特性的影响,对含水率10%~20%的城市垃圾炉渣进行了超声波波速试验及无侧限抗压强度试验。采用PFC 2D软件对不同含水率条件下的垃圾炉渣进行了模拟,得出垃圾炉渣强度特性随含水率变化的规律。试验结果表明:垃圾炉渣的最佳含水率为15%;含水率10%~20%时,超声波纵波波速及轴向压力随含水率的增加,表现为先增加后减小的趋势,在最佳含水率处达到峰值。PFC 2D软件模拟结果表明:含水率约15%时,垃圾炉渣强度最大,试验验证了垃圾炉渣强度随含水率的变化规律。     

晋南地区大厚度湿陷性黄土场地现场浸水试验研究

结合大同—西安客运专线,对晋南地区大厚度湿陷性黄土进行了现场浸水试验研究;并在典型地区(山西省运城市闻喜县)采集大量原状土样,进行室内试验,获得了一系列黄土力学参数。试验结果表明:该地区黄土属Ⅱ级自重湿陷性黄土;不同深度土层均会出现多次湿陷,湿陷次数随土层深度的增加而减少;在距离试坑边缘不同位置处含水量不同,同时,在深度方向上,10 m以内水分入渗较为容易,10 m以下入渗较为困难;现场实测场地黄土的自重湿陷下限为10 m,和计算得到的场地黄土自重湿陷下限基本吻合;水分扩展形态呈喇叭形,扩散角大致在41°~45°变化;裂缝呈连续环形分布,宽度深度都较小;埋设的张力计和压力计验证了场地黄土湿陷性等级的正确性。该研究对大西客运专线建设具有现实指导意义和应用价值。     

一种新型的山地海绵城市生物滞留沟结构的雨水下渗

提出了一种新型的海绵城市生物滞留沟(以下简称"生物滞留沟")结构,探求了雨水在该结构的下渗机理及雨水在路基中的分布情况。通过物理模型试验和数值分析方法,研究了具有包至卵石层顶的防渗膜的结构形式的生物滞留沟雨水下渗情况。结果表明:该结构形式具有极好的雨水收集效果,具备一定的雨水就地下渗功能,是一种符合海绵城市建设要求的结构形式。研究结果能够为海绵城市生物滞留沟设计提供一定参考。     

建筑垃圾改良黄河冲积粉土的力学特性试验研究

为了解决黄河冲积粉土工程性质较差这一问题,首先用建筑垃圾对黄河冲积粉土进行改良,然后通过试验研究了不同掺量的建筑垃圾对黄河冲积粉土力学特性的影响.试验结果表明：掺比20%以上的建筑垃圾能够显著提高黄河冲积粉土的最佳含水率;经建筑垃圾改良的黄河冲积粉土的压缩系数α_1-2随着建筑垃圾掺量的增加而减小,渗透系数则随着建筑垃圾掺量的增加而增加,这表明使用经建筑垃圾改良的黄河冲积粉土作为路基填料,可减小路基变形,提高路基的水稳定性;掺入粒径在1～2 mm之间的建筑垃圾虽然会降低黄河冲积粉土的强度,但能显著提高黄河冲积粉土的内摩擦角.本研究可为黄河冲积粉土改良工程提供参考.     

降雨条件下成层土质边坡的渗流特征

以东南沿海地区广泛分布的坡积土-强风化岩成层边坡为背景,基于饱和-非饱和渗流理论,通过一维、二维成层边坡有限元渗流计算,得到在不同降雨条件下坡积土层厚度对含水率、孔隙水压力沿高程分布的影响规律,以及坡积土层厚度、边坡坡比对二维边坡不同截面的降雨入渗深度的影响。研究结果表明:降雨入渗深度与坡积土层厚度成正比,且坡积土厚度对含水率的影响程度与降雨强度有关;降雨强度与边坡土层饱和渗透系数的关系决定孔隙水压力的分布特征;坡积土层越厚,其各个截面的降雨入渗深度越大,而且边坡坡比越大,其底部截面的降雨入渗深度越大,边坡上部及中部截面受坡比影响较小;边坡土层结构对其在降雨作用下的含水率分布变化影响显著。     

不同生态防护模拟边坡雨水入渗试验

在现有生态护坡方法的基础上,提出了水泥砂浆生态护坡、短管式生态护坡、土工布生态护坡及绳网生态护坡等4种新的生态护坡方法,并采用室内模拟试验装置对以上4种方法进行了面流冲刷的雨水入渗试验研究。通过对不同护坡形式模拟边坡在不同坡度和不同降雨强度条件下的坡体土壤含水率测试试验,分析比较了这4种模拟边坡及裸露边坡的雨水入渗差异情况。研究结果表明,不同护坡方法对坡面的雨水入渗影响显著,其中,绳网护坡具有增加雨水入渗和坡面土壤饱水层厚度的作用,有利于坡面的地表水向地下水转化,但不利于边坡稳定;短管式护坡则使模拟边坡的雨水入渗减少,并且坡面饱水层厚度及含水率变化也不随降雨历时的增加而明显增加,因此短管式护坡以及与此类似的其他方法不利于雨水入渗,但更有利于边坡稳定;而水泥砂浆护坡对雨水入渗的影响介于上述两者之间。     

人工冻结粘性土的冻胀特性研究

冻结法在矿山建设方面应用已越来越多,冻胀对施工的影响也不容忽视,对冻胀进行研究很有必要.通过自行研制的冻胀仪进行试验,并根据试验结果,比较分析两淮地区人工冻结粘性土在不同地层深度和土质下的冻胀特性,以及相同土样的砂质粘土在不同含水率下的冻胀特性,得出了冻胀力和冻胀率随着地层深度的增加而减小的特性.并研究了相同砂质粘土土样在不同含水量下的冻胀特性,得出了相同土样的砂质粘土冻胀率随着含水量的增大而增大,特别当含水量大于塑限时冻胀增量更大的物理特性,对工程应用具有一定的参考价值.     

湿陷性黄土雨水入渗规律试验研究

为了探究西宁地区湿陷性黄土在雨水作用下,水分入渗迁移规律以及对湿陷性黄土湿陷性的影响,以青海省西宁市典型湿陷性黄土场地为研究对象,结合西宁市水文气象特点,对湿陷性黄土场地有限雨水量入渗的现场浸水并取样进行了土工试验。结果表明:湿陷性黄土在有限雨水入渗作用下湿陷性和自重湿陷性均有一定程度退化但未完全消除;湿陷性黄土场地在有限雨水作用下水分的迁移作用范围和程度有限且呈各向不对称分布。根据现场试验结果并结合土中水分不同赋存状态,分析了湿陷性黄土中水分迁移动力、途径及机理。研究结果可为西宁湿陷性黄土场地在雨水等有限浸水量作用情况下的地基处理方案比选提供依据。     

降雨入渗-地表径流下延安卸荷黄土边坡侵蚀演化特征

明确卸荷黄土边坡降雨侵蚀规律对地质灾害防治和流域生态治理具有重要意义。以延安卸荷黄土边坡降雨侵蚀灾害为研究背景,利用自行开发的降雨入渗-地表径流黄土边坡试验平台,研究降雨强度、降雨历时对卸荷黄土边坡入渗量、径流量、土壤流失量以及坡体含水率的影响,揭示降雨作用下卸荷黄土边坡侵蚀演化规律。研究结果表明：1）降雨初期坡面雨水以入渗为主,入渗量约为地表径流量的2～8倍;随着降雨历时增加,地表径流量呈增加趋势,雨水入渗量呈减少趋势;短历时强降雨条件下地表径流量小于入渗量,而持续强降雨条件下地表径流量大于入渗量。2）坡面侵蚀产沙量与降雨强度呈正相关关系,持续强降雨条件下的土壤流失量约为短历时强降雨的10.81倍。3）地表土体含水率随降雨次数增加呈现快速增长到缓慢增长再到平稳状态的发展过程,随降雨强度降低呈减小趋势;相同雨强下,持续强降雨下的地表土体含水率较短历时强降雨增长了9.62%;坡面中、底部浅层土体含水率增长速率高于坡面顶部。4）持续强降雨下边坡侵蚀灾变演化过程为雨水入渗→浅表层土体增湿→坡面密集溅蚀坑→地表径流→浅、细、短的侵蚀沟槽→深、宽、长的侵蚀沟槽→坡体浅层滑塌,坡面侵蚀破坏范围表现...     

降雨对炭质泥岩-土分层路堤渗流与变形影响的模型试验

为研究降雨入渗对炭质泥岩-土分层路堤渗流特征与稳定性的影响,基于室内模型试验,利用含水率、张力计、土压力盒等测试元件,开展炭质泥岩-土分层路堤渗流及变形特性对降雨响应的物理模型试验。研究结果表明:在降雨条件下,边坡内部土体含水率(基质吸力)的变化规律可以归纳为基本稳定、快速增长(降低)、缓慢增加(降低)与持续降低(升高)共4个阶段,分层填筑路堤中的低渗透性土层能降低雨水在高渗透性土层中的迁移速率;在降雨过程中,坡体内部土体含水率的升高幅度与高程成反比,含水率的下降幅度与高程成正比,含水率的响应时间、升降幅度与距坡面的距离成反比,基质吸力随时间的变化规律与含水率随时间的变化规律基本相反;降雨开始后,坡脚下部土体应力沿坡体内部水平指向坡面的方向先增大后减小,坡顶水平位移沿坡体内部水平指向坡面的方向、坡顶竖直位移沿竖直向下的方向持续增大,坡脚下部土体应力、坡顶位移的变化与边坡稳定性的变化具有较大的相关性。     

降雨入渗参数对粗粒土路堤暂态饱和区影响的数值模拟

为探讨降雨入渗条件下粗粒土路堤边坡暂态饱和区的形成条件,分析降雨入渗参数对暂态饱和区发展规律的影响,基于室内外试验数据与实际气象数据,拟定不同的数值计算方案,采用降雨入渗理论对降雨入渗参数影响下粗粒土路堤边坡雨水入渗过程进行数值模拟。结果表明：降雨强度q与饱和渗透系数ksat的比值是决定路堤内雨水入渗方式及暂态饱和区形成的关键因素,当q／ksat≥1.5时,路堤边坡表面及坡脚水平面将形成一定深度的暂态饱和区,暂态饱和区的形成增大了路堤发生失稳的可能;降雨入渗仅会引起路堤边坡坡面以下水位大幅度上升,对路面中部以下地下水位影响有限;路堤边坡暂态饱和区的扩展速度主要取决于q与ksat的大小,而暂态饱和区形成的时间与扩展面积则受到降雨强度、降雨历时与饱和含水率的共同影响。