排水板抽注水淋洗污染液的轴对称消弭简化解析解答

为简化分析轴对称淋洗条件下土中污染液浓度的消弭过程,借鉴塑料排水板地基固结等应变理论的思想,假定同一深度上污染液浓度的变化速率为其变化速率的平均值,同时依据相关研究成果,忽略竖向渗流和分子扩散作用,采用分离变量法推导得到淋洗过程中任意位置污染液浓度随时间变化过程的简化解析解答,并与现有的解答和室内试验结果进行对比,验证本文简化解答的适用性。研究结果表明:塑料排水板抽、注水淋洗技术显著提高细粒土中污染液浓度的径向消弭速率,竖向渗流和分子扩散作用对污染液浓度消弭的作用影响可以忽略不计。     

塑料排水板结合真空预压法的径向固结解析解

塑料排水板结合真空预压的软土地基加固方法是一种经济高效并被逐渐广泛应用的地基加固方法,该方法不仅可以减少堆载预压坝体的高度,还能减少土体的侧向位移.推导的塑料排水板与真空预压结合的非线性径向固结解析解可以较好地用于该种地基加固的预测和分析.求解过程认为软土在一维固结条件下孔隙比与平均有效应力、水平渗透系数成对数线性关系,而非以前认为的一维线性关系,因排水板周围土体被扰动,所以涂抹区中水平渗透系数采用抛物线分布形式,同时还考虑真空预压对固结的作用.退化提出的解析解与前人解析解进行对比验证、完成解析解与试验结果验证,证明了该解析解的正确性.最后,分析了参数κ和C_k/C_c对固结的影响,结果表明C_k/C_c值越大,固结时间越短,κ值增大,固结时间增长.     

塑料排水板外土体淤堵的试验与固结计算方法研究

塑料排水板(prefabricated vertical drain, PVD)处理深厚软基的固结计算是工程设计中的关键问题。为改进现有固结理论未能考虑长期排水固结过程中滤膜周围附土淤堵作用的不足,通过室内模型试验得到了塑料排水板长期固结过程中淤堵区渗透系数的自然对数与时间的线性关系,并在此基础之上推导了考虑密切影响区及普通影响区渗透系数随时间变化的等应变固结解。最后基于现场实测的固结度数据,对比了传统计算方法和改进方法的计算结果,发现改进方法的计算值的精度在固结后期比传统方法高了11.16%,论证了改进方法的有效性。     

砂垫层对排水板地基固结效率的影响及设计方法

针对排水固结软基处理技术中水平向排水砂垫层的设计方法问题,开展流-固耦合固结的三维有限元分析,研究砂垫层渗透系数、厚度和宽度对塑料排水板地基固结的影响规律,揭示固结效率取决于砂垫层参数与土性参数、塑料排水板参数的相关性。据此,将塑料排水板地基径、竖向排水固结解析解等效为纯竖向排水固结解析解,推导能够反映土性参数和塑料排水板参数对地基固结影响的等效竖向渗透系数,并将其与砂垫层参数合理组合,得到综合考虑砂垫层、塑料排水板和土体共同作用对地基固结效率影响的集总参数。通过大量的三维有限元计算,分析该集总参数与地基固结效率之间的关系。给出塑料排水板地基中砂垫层的设计步骤,并结合某工程实例的验算验证该设计方法的有效性。研究结果表明:地基固结效率随集总参数的增大呈双曲线形增加,存在一个满足最优固结效率要求的集总参数值,可作为不同土性及塑料排水板参数条件下砂垫层的设计控制指标。     

考虑井阻时效的非线性单井地基径向固结解答

对塑料排水板通水量展开了有土模型试验,提出了与实际较契合的通水量双曲线衰减模型,并考虑土体的非线性固结特性、影响区内土体水平向渗透系数沿径向分别呈线性分布和抛物线分布,建立了瞬时加载条件下的单井地基固结方程且给出了更趋于实际的固结解答。总结了井阻时效对非线性单井地基固结过程的影响规律。结果表明:塑料排水板通水量在固结前期衰减明显,后期衰减趋缓,改进解较实际地反映了不同时间、不同深度下径向平均固结度U_r和径向平均超静孔压u_r,以往解其固结效率被高估。     

考虑流变效应的软黏土地基大应变固结研究

软黏土压缩性高,在固结过程中变形较大时需要考虑大应变的影响.同时,软黏土具有明显的流变效应,对地基的长期沉降有着重要影响.为此,基于通用有限元软件ABAQUS平台编制土体流变模型UMAT子程序,进行软黏土地基大应变流变固结分析.比较大应变与小应变固结过程中超静孔压消散与沉降发展的差别,并分析模型参数对计算结果的影响.采用半对数经验公式考虑渗透系数随孔隙比的变化,分析渗透指数对固结过程的影响.研究结果表明:大应变固结最终沉降比小应变小,超静孔压消散比小应变快;土体固结对模型中Hooke体弹性模量的变化比Kelvin体弹性模量变化敏感;随着渗透指数的增大,土体固结速率增大.     

真空预压加固地基等效固结度的简化计算

采用塑料排水板(PVD)加固地基存在固结解析解求解过程复杂且参数繁多的缺点.为此,文中利用平均固结度等效概念,并考虑井阻和涂抹效应,将PVD地基等效为天然地基,针对真空预压法的特点,考虑了地表孔压随抽真空过程的变化,求得其一维固结解析解.根据所求解,编制了程序,绘制了涂抹作用和PVD排水量对固结的影响曲线图,并与有限单元法结果及现场实测数据进行对比.研究表明,所得到的解与现有解、有限单元法结果和实测数据都比较接近,且表达形式较为简单,适合于工程应用.     

基于线性吸附效应的CCL非饱和渗透特性

压实黏土衬垫(CCL)作为卫生填埋场最主要的防渗措施,其主要组成成分为粘性土体,在阻渗过程中会吸附渗滤液中的污染物质,改变土体孔隙结构,显著影响CCL防渗性能.假定CCL土体对污染物的吸附服从线性模式,土中孔隙均匀分布,土孔隙体积的改变只受污染物吸附效应影响,基于质量和体积关系分析,建立考虑污染物吸附效应的非饱和渗流模型,采用数值方法分析CCL对污染物的吸附效应对其非饱和渗透系数的影响.结果表明,填埋场CCL对污染物的吸附作用可有效降低防渗系统孔隙率,显著提高CCL防渗性能.在考虑吸附效应条件下,吸附分配系数、污染物浓度、初始孔隙率和有效饱和度等参数对CCL非饱和渗透性能有较大影响.     

FeCl3对Cd污染农田土壤的淋洗试验研究

以FeCl_3为淋洗剂对Cd污染农田土壤开展淋洗试验研究研究了淋洗液浓度、淋洗时间、液固比、搅拌速率对重金属去除效果的影响并分析土壤淋洗前后Cd的赋存形态变化。结果表明:广西某Cd污染农田土壤中Cd的赋存形态以可交换态和有机结合态为主,两者占总Cd比例为69.71%;当FeCl_3浓度、淋洗时间、液固比、搅拌速率分别为0.1 mol/L、60 min、5:1、150~180 r/min时为最佳因素组合,对Cd的去除率可达到77.27%;经过淋洗修复后土壤中Cd的赋存形态以不可生物利用性的有机结合态和残渣态为主两者占总Cd比例达到83.67%,可初歩认为以FeCl_3,为淋洗剂的Cd污染农田土壤修复方法具有可行性。     

考虑真空度衰减及涂抹区渗透系数变化的真空预压固结解析解

为更好地将理论计算应用于实际真空预压工程并指导工程实践,假设真空度线性衰减,建立真空预压软基径向固结方程,得出超孔隙水压力的计算公式及固结度。研究了涂抹区渗透系数对固结的影响,分别给出了渗透系数不变和渗透系数线性变化时地基中平均孔压和固结度的解析解,并进行了分析。分析结果表明,真空度衰减系数k1与k2、井阻比n及涂抹区半径与排水体半径的比值s越小、非扰动区与涂抹区渗透系数比α越趋近s,则真空预压效果越好。将考虑真空度线性衰减的固结度解析解和Hansbo解与嘉兴港真空预压地基处理的实测数据进行对比,发现前者与实测数据更加吻合,且考虑涂抹区渗透系数线性变化的解更符合工程实际。     

饱和软土地基堆载预压排水固结沉降特性研究

为研究沿海饱和软土地基堆载预压排水固结沉降特性,针对变电站软土地基处理实际应用工程,利用非线性有限元软件,分析饱和软土地基下采用塑料排水板堆载预压排水固结沉降特性,同时考虑井阻效应和涂抹作用,解析计算并设计堆载预压排水固结相关参数和效果控制等,预测饱和软土固结度及其沉降特征,综合分析塑料排水板堆载预压地基加固效果与影响...     

排水板施工对软黏土扰动的现场试验研究

通过软黏土地基上塑料排水板施工过程的孔隙水压力观测及现场十字板强度试验,研究了排水板施工前后地基土体孔隙水压力增长和消散的规律,并且从软黏土地基的有效应力变化和结构扰动等方面分析了土体强度损失及恢复过程.结果表明:单根排水板施工引起的孔隙水压力增长较小,仅对表层孔隙水压力影响大;板群的施工对4 m范围内土体孔隙水压力的增长有叠加效应;排水板施工一方面使软土地基内的孔隙水压力增长,有效应力减小,导致软土强度的降低,另一方面使地基软土结构发生破坏而引起软土强度降低;孔隙水压力的增长引起的地基土强度损失恢复较快,而结构扰动引起的强度损失恢复较慢.     

考虑非饱和区变形的基坑降水沉降分析

传统的基坑降水渗流沉降耦合分析中,通常未考虑非饱和区的变形以及土体的非线性特征.本研究基于非饱和土有效应力理论,考虑土体孔隙特征及渗透性随应力状态的动态变化,建立了基坑降水饱和—非饱和渗流沉降耦合模型.利用Flex PDE软件编制计算程序,对一典型基坑降水模型进行了计算分析.分析结果表明,渗流—变形耦合效应会对地下水渗流场的分布造成一定影响,而孔隙度、饱和渗透系数变化对地面沉降的影响则具有时间效应;基坑降水初期,地面沉降速度较快,降水中应该引起格外重视.     

补白$单一低透煤层水力压裂增透技术试验研究

针对单一低透煤层瓦斯抽采浓度低、衰减快、瓦斯抽采困难等问题,提出了水力压裂增透技术.研究了水力压裂钻孔壁煤体起裂所需最小注水压力,分析了水力压裂过程中注水压力、流量等参数随注水时间动态变化特点,并对压裂前后煤层透气性系数变化和瓦斯抽采效果进行了考察.结果显示:实施水力压裂后,影响区内煤层透气性系数提高了20.32倍,平均瓦斯抽采浓度和纯量分别提高了4.1倍和5.1倍,水力压裂增透效果显著.     

单一低透煤层水力压裂增透技术试验

针对单一低透煤层瓦斯抽采浓度低、衰减快、瓦斯抽采困难等问题,提出了水力压裂增透技术.研究了水力压裂钻孔壁煤体起裂所需最小注水压力,分析了水力压裂过程中注水压力、流量等参数随注水时间动态变化特点,并对压裂前后煤层透气性系数变化和瓦斯抽采效果进行了考察.结果显示:实施水力压裂后,影响区内煤层透气性系数提高了20.32倍,平均瓦斯抽采浓度和纯量分别提高了4.1倍和5.1倍,水力压裂增透效果显著.     

真空预压法地下水位变化的室内模拟试验研究

真空预压过程中地下水位变化情况关系到对真空预压机理的认识和对真空预压效果的评价,对研究地下水位变化具有重要意义.通过室内模拟试验,用电接点式真空表控制不同真空压力模拟不同真空度条件,用不同渗透系数包裹排水体和加固区边界模拟不同土体渗透系数的方式,以研究地下水位与真空度、土体渗透系数的关系,考虑外界水的补给,得出模型试验中地下水位是下降的,且下降量随真空度的增大、渗透系数的减小而增大.当抽出和汽化的水量与加固区外补给水量平衡时地下水位不再下降.同时对真空预压法地下水位变化机理进行研究,得到地下水位下降幅度受土体渗透系数和真空压力共同决定的结论.     

无机盐溶液渗流过程中化学作用对粉砂渗透性的影响

以生活源污染质中的主要无机成分在粉砂层渗流过程中土体渗透性变化规律为研究内容。在确定Na Cl、Mg Cl2、Ca Cl2、Na2CO3、Ca CO3为生活源污染质主要无机成分的基础上,通过室内模拟试验装置测试和土体成分测定,得到渗流条件下5种无机盐化学作用下粉砂的渗透系数。结果表明:粉砂的渗透系数随渗流无机盐浓度的升高而降低,碳酸盐类较其他无机盐类对粉砂渗透性的影响更为显著,无机盐渗流和化学作用下粉砂渗透系数在深度上的变化情况表现为深度越大、粉砂的渗透系数越低。且经过不同盐溶液渗流土体后,土体成分发生了不同的改变。     

无机溶液渗流过程中化学作用对粉砂渗透性的影响研究

以生活源污染质中的主要无机成分在粉砂层渗流过程中土体渗透性变化规律为研究内容。在确定Na Cl、Mg Cl2、Ca Cl2、Na2CO3、Ca CO3为生活源污染质主要无机成分的基础上,通过室内模拟试验装置测试和土体成分测定,得到渗流条件下5种无机盐化学作用下粉砂的渗透系数。结果表明:粉砂的渗透系数随渗流无机盐浓度的升高而降低,碳酸盐类较其他无机盐类对粉砂渗透性的影响更为显著,无机盐渗流和化学作用下粉砂渗透系数在深度上的变化情况表现为深度越大、粉砂的渗透系数越低。且经过不同盐溶液渗流土体后,土体成分发生了不同的改变。     

软土垫层中固结-扩散-吸附耦合的污染物运移模型

目的定量研究土体固结作用对污染物通过软黏土衬垫运移的影响规律,解决固结过程伴随孔隙水压力的消散会引起污染物的对流运移问题.方法建立不同边界条件下考虑土体固结、扩散和吸附耦合作用的污染物一维运移模型,并获得解析解;在此基础上,通过算例分析某在建填埋场黏土垫层在四种工况下的污染物运移规律.结果在不考虑固相影响和工况1条件(上边界质量浓度连续和下边界污染物质量浓度为零)下,考虑孔隙率变化与不考虑孔隙率变化相比,黏土垫层中多出33%的污染物通量进入到含水层;工况3条件(上边界通量连续和下边界污染物质量浓度为零)下,考虑孔隙率变化的上边界污染物质量浓度是未考虑孔隙率变化情况下的1.46倍,而通量则是其2倍.通过参数分析,在工况1下,较大的渗透系数提高了在不同土层深度上的污染物质量浓度,在z=1 m处渗透系数取1.59×10-9m/s比渗透系数取3.17×10-12m/s时污染物质量浓度多出33%.结论该解析模型相对简单,可用于复杂数值方法的验证和试验数据的拟合以及黏土衬垫的初步设计等.     

真空预压影响区地下水位变化的计算

基于渗流理论,采用一维非稳定渗流模型,阐述了边界为变水头条件下的真空预压影响区地下水位变化的解析方法。利用加固区平均地下水零压线作为边界条件,推导了排水边界上降深随时间变化的一维非稳定渗流,得出影响区土体中地下水位的变化规律。通过算例,分析了影响区渗透系数以及预压区排水速率等因素对影响区地下水位的影响。结果表明,对于渗透性较低的软黏土而言,采用非稳定渗流分析是必要的,影响区渗透系数是区外地下水位变化的主要因素。预压区排水速率只影响区外渗流趋于稳定的时间,对渗流范围的影响较小。