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离心超重力下物质运动试验及降雨模拟分析

岩土工程学报 2024年

作者：凌道盛施昌宇郑建靖闫子壮赵天浩赵宇浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江大学超重力研究中心

离心机是岩土工程学科开展缩尺模型试验的主要装置，被广泛应用于降雨、滑坡等工程问题。本文开展了一系列无约束小球运动离心试验，基于双目立体视觉原理还原小球轨迹并验证了离心超重力下质点运动的控制方程。在此基础上对离心降雨模... 详细信息

离心机是岩土工程学科开展缩尺模型试验的主要装置，被广泛应用于降雨、滑坡等工程问题。本文开展了一系列无约束小球运动离心试验，基于双目立体视觉原理还原小球轨迹并验证了离心超重力下质点运动的控制方程。在此基础上对离心降雨模拟进行数值分析并提出四项降雨均匀性指标。分析表明，质量变化与非惯性系耦合作用会使得物体受到一项额外的作用力。离心超重力下the Green Mist喷嘴模拟的降雨的空间和统计分布特征会在空气阻力和非惯性系作用下发生显著改变。降雨均匀性指标对于确定喷嘴阵列布置具有指导意义，以本文研究工况为例，2×2的the Green Mist喷嘴阵列沿边坡长度和宽度方向的喷嘴覆盖面积重叠率的推荐值分别为60.47%和55.36%。

关键词：非惯性系效应离心机降雨模拟均匀性

生活垃圾填埋场渗滤液渗漏场地污染风险评价体系

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环境科学研究 2024年第7期37卷 1583-1591页

作者：张帅周弋铃彭靖宇杜超詹良通陈云敏浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310058 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058

为应对生活垃圾填埋场渗滤液渗漏导致的场地污染问题以及分析对周边环境和人类健康的影响,本研究综合考虑了自然和社会影响因素,采用“源−途径−受体”全过程分析法,建立了包括潜在危险、场地环境脆弱性和敏感目标在内的风险评价指标体系... 详细信息

为应对生活垃圾填埋场渗滤液渗漏导致的场地污染问题以及分析对周边环境和人类健康的影响,本研究综合考虑了自然和社会影响因素,采用“源−途径−受体”全过程分析法,建立了包括潜在危险、场地环境脆弱性和敏感目标在内的风险评价指标体系,并确定了各指标评分标准。通过对生活垃圾填埋场污染防控领域的权威专家进行问卷调查,并运用层次分析法确定了各指标的权重,应用加权求和法计算了风险指数,将污染风险分为“高”“中”“低”三级。此外,选取了国内6座典型生活垃圾填埋场(包括3座简易型和3座正规型)进行风险评价和验证。结果表明:①3座简易型(1~3号)和3座正规型(1~3号)生活垃圾填埋场的风险等级依次为高(7.14)、高(7.79)、中(5.35)、中(5.56)、中(5.86)、中(6.29)。②通过与现有方法和实际情况进行对比验证,证明了本研究所建的风险评价体系合理可行,在指标代表性和评价结果有效性方面优于现有体系。③本研究充分利用了地表水、地下水、渗滤液监测及水文地质调查等场地调查数据,提高了评价的准确性。研究显示,提出的风险评价体系适用于我国生活垃圾填埋场的高厨余特征,能够有效地识别渗滤液渗漏场地污染风险的关键环节,本文可为场地分级管理提供指引,并为渗滤液渗漏场地污染的治理、修复、监测及管理提供有力依据。

关键词：生活垃圾填埋场渗滤液渗漏污染风险评价体系

含水合物砂质沉积物降压分解时井管水合物二次生成效应研究

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地学前缘 2024年

作者：王鹏王路君朱斌王心博陈云敏浙江大学超重力研究中心浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室

降压法被普遍视为目前最经济有效的天然气水合物开采方法。降压开采过程中井周及井管内易发生水合物二次生成阻碍液气渗流和分解气产出，极端情况下可能造成开采设备损坏，显著影响开采效率和可持续性。利用水合物伺服降压开采实验装置... 详细信息

降压法被普遍视为目前最经济有效的天然气水合物开采方法。降压开采过程中井周及井管内易发生水合物二次生成阻碍液气渗流和分解气产出，极端情况下可能造成开采设备损坏，显著影响开采效率和可持续性。利用水合物伺服降压开采实验装置，将开采井管设置于含水合物沉积物模型上覆水层，实现降压开采时开采井管内水气共存且流通状态。通过不同降压速率下水合物储层模型降压开采试验，探索了开采井管水合物二次生成效应及其对含水合物沉积物孔隙压力、温度、产气、变形等参数的影响。结果表明：水合物降压开采过程中井管内发生的水合物二次生成导致分解气产出呈现周期性，井管内气体流动受阻时水合物分解速率因传质受阻而降低；降压速率越高，开采前期峰值产气速率越高，但井管水合物二次生成也更显著，致使难以达到总体产气效率最优；现场多井开采时，应根据储层渗透系数、温度、压力等条件选择合适的降压速率并选择性启闭各井，利用闭井期环境补充显热提高有效产气速率。

关键词：水合物沉积物开采井水合物二次生成降压速率

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填埋场振动台试验及渐进式损伤能量识别

岩土工程学报 2024年第7期46卷 1427-1436页

作者：林浩宇谢海建李俊超赵哲辉陈肖滨蒋建群陈云敏浙江大学软弱土与环境土工教育部重点室验室浙江杭州310058 浙江大学超重力研究中心浙江杭州310058

为了探讨地震作用下含导排衬垫层填埋场的损伤变形特性,开展了含导排衬垫层的填埋场边坡的大型振动台试验,并根据填埋场各处动态响应规律,提出了一种基于希尔伯特-黄(HHT)和边际谱的能量识别方法。该方法能够用于识别填埋场整体损伤和... 详细信息

为了探讨地震作用下含导排衬垫层填埋场的损伤变形特性,开展了含导排衬垫层的填埋场边坡的大型振动台试验,并根据填埋场各处动态响应规律,提出了一种基于希尔伯特-黄(HHT)和边际谱的能量识别方法。该方法能够用于识别填埋场整体损伤和局部损伤,并根据实测位移值对该方法的有效性进行了讨论。试验结果表明,在输入波峰值加速度为0.3g时,坡脚正位移峰值及坡中负位移峰值突变;希尔波特谱峰值(PSHEA)随着高度的增加而增加,填埋场固废层希尔伯特能量大于衬垫及导排系统;输入波峰值加速度为0.3g及0.4g时,导排衬垫界处抗剪强度低面及中老固废交界震陷,边际谱峰值(PMSA)发生突变,能量传递异常。填埋场在地震作用下的损伤主要分为3个阶段:0.1g~0.2g未发生破坏阶段,0.3g~0.4g局部损伤阶段,破坏由导排及衬垫系统开始,0.5g整体破坏阶段填埋场边坡进入塑性变化;输入波幅值达到0.3g时衬垫导排层先产生滑移,峰值时刻固废交界处发生破坏。研究成果可为填埋场在地震作用下的损伤预测及填埋场抗震减灾技术设计提供参考依据。

关键词：填埋场振动台试验能量希尔伯特谱边际谱滑动平均法损伤

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砂土爆炸成坑离心模型试验相似律研究

岩土工程学报 2024年第7期46卷 1462-1470页

作者：管龙华卢强赵凤奎张德志汪玉冰浙江大学超重力研究中心浙江杭州310058 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室陕西西安710024

传统弹坑相似律存在适用性和有效性不足的问题,且爆炸成坑离心试验中的科氏力作用尚不明确。开展了砂土中的触地、浅埋爆炸成坑离心模型试验,探究不同重力加速度、药量和埋深工况下的爆炸成坑规律。推导了浅埋和触地爆炸弹坑相似律,给... 详细信息

传统弹坑相似律存在适用性和有效性不足的问题,且爆炸成坑离心试验中的科氏力作用尚不明确。开展了砂土中的触地、浅埋爆炸成坑离心模型试验,探究不同重力加速度、药量和埋深工况下的爆炸成坑规律。推导了浅埋和触地爆炸弹坑相似律,给出了弹坑半径公式。对离心模拟爆炸成坑过程中的科氏力作用进行了定量分析和数值模拟。研究结果表明:提出的弹坑相似律能够适用于触地和浅埋爆炸工况,并针对干砂中的离心机试验和常重力试验弹坑数据取得了良好的归一化结果。科氏力主要通过改变土体抛掷回落运动轨迹来影响最终的弹坑形态,浅埋爆炸成坑试验中明显观察到科氏力的影响,弹坑轮廓向着离心机转动方向偏移;触地爆炸弹坑则基本不受科氏力影响。使用更大半径的离心机设备以及在更高离心加速度下开展试验可以显著减小科氏力引起的弹坑偏移误差。研究结果对爆炸成坑效应的离心物理模拟技术和理论分析提供了参考和依据。

关键词：爆炸成坑离心模型试验相似律科氏力

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非饱和半空间受埋置集中力作用初值解

土木工程学报 2024年第5期57卷 76-85页

作者：赵云王超伟陈樟龙张卫民凌道盛肖昭然河南工业大学河南郑州450001 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058 清华大学北京100084 金华职业技术学院浙江金华321007

基坑开挖和盾构掘进引起的环境效应是城市岩土工程中的重点,现有研究较少考虑土体的非饱和性。基于连续介质力学建立三维非饱和固结方程,假定初始时段体变为0,孔压和气压不随时间变化,引入McNamee和Schiffman位移函数,将固结方程的初解... 详细信息

基坑开挖和盾构掘进引起的环境效应是城市岩土工程中的重点,现有研究较少考虑土体的非饱和性。基于连续介质力学建立三维非饱和固结方程,假定初始时段体变为0,孔压和气压不随时间变化,引入McNamee和Schiffman位移函数,将固结方程的初解问题解耦为一组调和方程,通过Hankel变换将偏微分方程组转换为常微分方程组,利用边界条件和连续条件给出变换域内的位移和应力初值解答,最后通过Hankel逆变换给出原非饱和半空间域的解析解答,通过退化算例验证文中方法的正确性。算例分析表明,埋置集中力作用下,随着饱和度减小,位移逐渐减小,超静孔压则呈现先增加后减小的趋势。文中解答可以作为基本解,用于基坑开挖和盾构掘进等工程施工引起的非饱和地层位移场和应力场分析以及对邻近构筑物影响研究。

关键词：位移函数法非饱和半空间埋置荷载初值解答

增强型集气覆盖层闭气能力影响因素及优化布置

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浙江大学学报（工学版） 2024年第1期58卷 121-129页

作者：李光耀刘思达李鹤詹良通夏敏北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058 北京工业大学重庆研究院重庆401151 浙江大学建筑设计研究院有限公司浙江杭州310028

为了实现我国生活垃圾填埋场的高效集气,消除填埋气无序逸散造成的环境污染及人身安全问题,提出由HDPE土工膜、膜下集气管和土质调节层构成的增强型集气覆盖层(EGCC)结构.采用Geo-studio软件中的Air/W模块,分析增强型集气覆盖层的闭气... 详细信息

为了实现我国生活垃圾填埋场的高效集气,消除填埋气无序逸散造成的环境污染及人身安全问题,提出由HDPE土工膜、膜下集气管和土质调节层构成的增强型集气覆盖层(EGCC)结构.采用Geo-studio软件中的Air/W模块,分析增强型集气覆盖层的闭气效果及其影响因素.结果表明,土质调节层的固有渗透率、膜下集气管的抽气压力和单层填埋垃圾的厚度是影响增强型集气覆盖层闭气效果的3个主要因素.膜下最大气压随着土质调节层的固有渗透率的降低、膜下集气管抽气压力的提高和单层填埋垃圾厚度的提高而增大.提出基于土质调节层的固有渗透率和膜下集气管抽气压力的膜下集气管布置间距估算公式,建议优先选用当地容易获得的中砂或更粗的土料作为土质调节层.在深圳下坪填埋场采用增强型集气覆盖层并结合集气井技术后,2014—2019年期间填埋气收集量提升7倍以上,收集率由不到30%提升至超过90%.

关键词：垃圾填埋场填埋气增强型集气覆盖层(EGCC) 集气管间距优化布置

考虑水合物孔隙赋存模式演化的含水合物沉积物渗透率模型

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岩土力学 2024年第8期45卷 2387-2396,2410页

作者：黄楠朱斌王路君浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058 浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310058 浙江大学超重力研究中心浙江杭州310058

含水合物沉积物(gas hydrate-bearing sediments,GHBS)的渗透率是影响水合物生成和分解过程中气液运移特性的重要因素,常被选为水合物开采性能评价的重要指标。GHBS孔隙中水合物赋存模式与饱和度的变化,往往引起GHBS渗透率显著改变,现... 详细信息

含水合物沉积物(gas hydrate-bearing sediments,GHBS)的渗透率是影响水合物生成和分解过程中气液运移特性的重要因素,常被选为水合物开采性能评价的重要指标。GHBS孔隙中水合物赋存模式与饱和度的变化,往往引起GHBS渗透率显著改变,现有渗透率模型多基于单一孔隙赋存模式建立,难以考虑赋存模式变化对GHBS渗透率的影响。基于平行毛细管模型,考虑水合物赋存模式变化对GHBS孔隙结构的影响,提出水合物颗粒包裹和孔隙填充两种赋存形式共存的混合赋存模式,引入双参数逻辑函数表征水合物孔隙赋存模式随饱和度变化的特性,建立了考虑水合物孔隙赋存模式演化的GHBS渗透率模型。通过与室内试验和原位测量数据对比验证了模型的适用性。结果表明:水合物生成过程中水合物饱和度的改变易导致其赋存模式变化,影响GHBS渗透率随饱和度变化的趋势;不同生成条件下水合物赋存模式演化特性存异,演化特征体现在主要赋存模式发生转变对应的临界水合物饱和度及演化的方向与趋势上;相比于已有模型,该模型能捕捉到水合物赋存模式改变时渗透率的变化特性,对室内制备和原位GHBS渗透率测量数据均能较好预测。

关键词：天然气水合物渗透率赋存模式水合物饱和度分析模型

混杂B/CFRP层合板拉伸性能及疲劳寿命仿真

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 668-674页

作者：朱发旺朱青杨才千东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189

为探究混杂玄武岩纤维/碳纤维增强复合材料(B/CFRP)层合板的力学响应和疲劳寿命,采用湿铺层法制作混杂层合板,通过单向拉伸试验方法研究了B/CFRP层合板在不同铺层数量和不同长度下的基本拉伸性能.借助ABAQUS精细化有限元模型,对混杂层... 详细信息

为探究混杂玄武岩纤维/碳纤维增强复合材料(B/CFRP)层合板的力学响应和疲劳寿命,采用湿铺层法制作混杂层合板,通过单向拉伸试验方法研究了B/CFRP层合板在不同铺层数量和不同长度下的基本拉伸性能.借助ABAQUS精细化有限元模型,对混杂层合板拉伸过程中响应特征进行模拟研究.结合疲劳理论,分析了B/CFRP层合板的应力-寿命曲线,并基于静载仿真结果,预测了B/CFRP层合板在不同应力幅、应力比下的疲劳寿命.试验结果表明,试件长度对层合板力学性能影响不显著,随着BFRP层数的增加,层合板逐渐出现多级断裂现象.有限元仿真值与试验值较为吻合,B/CFRP层合板疲劳极限强度为0.568倍极限强度.相同应力比情况下,应力上限越大,疲劳寿命越短,且变化幅度较为明显.当应力上限低于0.7倍极限强度时,仿真寿命与理论寿命相差较小.

关键词：纤维增强复合材料拉伸性能有限元仿真多级断裂疲劳寿命预测