1961—2020年新疆棉花苗期低温冷害时空变化特征研究

新疆是我国重要的棉花产区,明确新疆棉花气象灾害的时空分布和变化趋势,对该地区调整种植结构趋利避害、保障棉花生产安全具有重要意义。本研究基于新疆棉花种植区101个气象站点1961—2020年逐日地面气象观测资料、历史灾情资料、作物生产资料,筛选和验证了新疆地区棉花苗期低温冷害指标,采用线性趋势分析、空间插值分析和M-K趋势分析等方法,从年代尺度、年际尺度和候尺度系统分析了新疆棉花苗期低温冷害发生频率和强度的时空分布和变化特征,主要研究结果如下:新疆棉花苗期冷害以轻度为主,中度次之,各等级冷害发生频率呈北高南低的空间分布特征。南北疆冷害站次比和发生频率随候序推移呈逐渐减小的趋势,北疆和南疆分别在4月6候和4月4候冷害发生频率较大。近60年新疆棉花苗期低温冷害发生天数、强度和站次比均呈减小趋势,20世纪80年代冷害最为严重,与时段Ⅰ（1961—1990a）相比,时段Ⅱ（1991—2020a）逐候的冷害站次比均减少。     

环形超深基坑围护结构受力变形特性分析

结合上海世博500 kV变电站超深基坑实际工程,采用平面应变及轴对称弹性地基有限元分析模型对基坑围护结构的空间效应进行简化,分析了环形基坑空间效应、内衬墙以及水土压力模式对围护结构受力变形特性的影响,并与实测结果进行比较。结果表明,环形基坑围护结构的空间效应对其受力变形特性影响很大,在计算过程中必须考虑围护结构环向刚度对径向刚度的贡献;内衬墙作用类似于环形支撑,对地下连续墙受力及变形是有利的;地下连续墙水平位移实测值最接近于侧压力系数1.0的轴对称有限元分析结果;地下连续墙环向应力和弯矩实测值位于按规范水土分算与侧压力系数1.0的轴对称有限元计算结果之间。     

粉砂地基深基坑渗透破坏研究

在地下水丰富的砂土和粉土地区进行深基坑开挖,坑内降水施工或渗漏引起的渗透破坏问题是威胁基坑稳定性和周围环境的主要因素。通过模型试验结合数值模拟,研究了土体密实度、黏聚力、内摩擦角、桩土界面摩擦特性以及围护结构插入深度等因素对临界水力梯度以及渗透破坏模式的影响。研究表明,发生渗透破坏时的水力坡降不仅与土的密实度有关,还与土性、强度指标、桩表面粗糙度以及围护结构的插入深度等因素有关,这些结论为实际基坑工程分析提供了指导。     

深基坑开挖对坑内基桩受力特性的影响分析

基坑开挖对基桩产生一定的侧摩阻力,如果处理不当,将危及地下结构与基桩的安全使用,同时也给基桩承载力与刚度的确定带来困难。根据应力路径与应力水平对土体刚度的影响,建立了受深基坑开挖影响的桩土界面荷载传递模型,通过应力路径试验确定了界面摩擦特性参数。对不同开挖深度的影响分析,得出了基坑开挖对桩周侧摩阻力的分布、基桩刚度与承载力的影响。分析结果表明,采用覆土条件下的基桩承载力与刚度值是偏于不安全的。     

中国不同时间尺度地表太阳总辐射估算研究

利用全国95个气象站点逐日地表太阳总辐射和日照时数资料,通过最小二乘法拟合回归建立地表太阳总辐射气候学计算模型。通过对比分析以日值和月值为起点的地表太阳总辐射计算模型的精度,确定了全国不同省份和区域的不同时间尺度（月、季节、生长季和年）地表太阳总辐射计算模型,并探讨了经验系数a、b值的分布及变化特征。结果表明,以日值和月值为起点建立的月、四季、生长季和年地表太阳总辐射计算模型精度无显著性差异,相对误差均低于8.5%,但以日值为起点的计算模型a、b值变异性更小。在以日值为起点建立计算模型的前提下,全国各地a、b值自西北部向南部减小,且从四季到生长季再到年尺度,随着时间尺度增大,a、b值振幅减小。根据不同省份年地表太阳总辐射计算模型经验系数a、b值,全国可划分为新甘蒙地区、青藏高原地区和中东部地区3个区域,分别确定了每个区域四季、生长季和年尺度下地表太阳总辐射计算模型。各区域不同时间尺度地表太阳总辐射计算模型均通过了显著性检验（p<0.01）,其中青藏高原地区和新甘蒙地区模型相对误差低于8.0%,模拟精度较高。     

基于Melan解的水平基床系数分析方法及工程运用

弹性地基法具有概念清晰、过程简单等优点在深基坑设计中广为运用,合理选择土体水平基床系数是弹性地基法的关键因素。以往地基水平基床系数多依靠于经验取值,一些学者也曾经尝试采用mindlin解等一些经典的弹性解来确定地基水平基床系数,但在参数的取值以及边界条件的确定方面均存在问题。根据反对称问题的特点,很好地解决了基坑开挖后的边界条件问题,使之符合弹性半空间理论,同时采用考虑应力状态和应力水平的土体参数,使得参数的选取更加符合实际情况。结合理论分析结果与应力路径试验结果,得到了与模量相关的水平基床系数计算方法。将计算得到的水平基床系数运用到杭州市地铁一号线试验段深基坑开挖工程中,并与实测结果进行比较,验证了计算方法的正确性,为杭州地铁后期设计计算、开挖施工提供了理论依据。该方法与传统弹性地基法相比,水平基床系数的取值有明确的计算方法,与连续介质有限元法相比,参数简单、计算简便、概念明确。     

斜桩基础受力特性研究

斜桩在群桩中起到承受较大水平荷载的作用,被广泛应用于桥梁、码头以及大型输电线路等建构筑物的基础中。群桩基础中,斜桩对竖向和水平荷载的分担作用不仅是力的分解问题,还与群桩中斜桩与直桩的单桩轴向和侧向刚度有关,进行斜桩群桩基础分析需要考虑轴向与侧向刚度的耦合。通过对直桩、斜桩的单桩侧向和轴向承载特性的分析以及群桩基础荷载分担情况的分析,揭示了斜桩基础的受力性状。负斜桩单桩侧向刚度最大,直桩次之,正斜桩最小。桩长对单桩轴向刚度的影响非常明显,桩长越长,轴向刚度越大,轴向刚度与侧向刚度之间的差异也就更加显著。群桩基础大部分竖向荷载由桩轴向力承担;当轴向刚度与侧向刚度的比值较小,基础水平荷载主要由桩侧向力承担;当轴向刚度与侧向刚度的比值很大,基础水平荷载主要由桩轴向力承担;当桩的倾斜角较小时,由基础水平荷载引起的桩轴向力较大。     

桩-土界面特性对砂土地基中抗拔桩承载特性影响的模型试验研究

针对砂土地基中不同L/d的抗拔桩进行了模型试验,模型桩采用了3种不同界面,结合界面剪切试验探讨了桩-土界面特性对抗拔桩荷载-位移曲线、极限承载力及残余承载力的影响,得到了以下几点结论：模型桩长径比L/d不同时,每种界面抗拔桩荷载-位移曲线是类似的,光滑钢桩上拔力达极限承载力后保持不变,粗糙界面模型桩上拔力达极限承载力后降低,直至达残余承载力;抗拔桩达极限承载力时的静止土压力系数K受桩-土界面粗糙程度的影响,界面越粗糙,K值越大;界面越粗糙,抗拔桩残余承载力与极限承载力的比值越小,该比值随L/d的变化较小;对于粗糙界面抗拔桩,残余承载力与极限承载力的差别一部分是由于桩-土界面摩擦角的降低引起的,另一部分是抗拔桩达到极限承载力后作用在桩表面上的水平土压力降低引起的。     

粉砂地基深基坑工程土体渗透破坏机理及其影响研究

在砂土和粉土地区,渗透破坏是威胁基坑稳定性和周围环境的主要因素。基坑工程是由土、水以及围护结构组成的一个复杂系统,影响基坑工程渗透破坏的因素很多。在总结前人对土体渗透破坏与基坑工程渗透破坏模式的研究基础上,结合渗流对土体性质影响的试验成果,提出了考虑渗流、开挖卸荷以及围护结构变形共同作用的基坑工程渗透破坏分析方法,并分析了均质地基基坑工程的渗透破坏模式。将该方法运用于某粉砂地基基坑渗透破坏工程实例,通过有限元数值模拟,揭示了渗透破坏过程及其对围护结构的影响。通过对该基坑工程实例的分析认为,在进行基坑工程设计时不仅需要进行防止流砂、管涌等验算,还需考虑基坑工程整体破坏的可能性。     

北方农牧交错带马铃薯沟垄集雨技术适宜性研究

北方农牧交错带是典型的雨养农业区,降水少且变率大,绝大多数农田缺乏灌溉条件,降水成为限制作物生产力的重要因素。以农牧交错带半干旱偏旱典型地区武川县为例,利用1960-2012年地面气象观测资料,对该地区马铃薯沟垄集雨技术适宜性进行了分析。结果表明:武川地区马铃薯全生育期内需水量为414.7 mm,平均水分亏缺为155.1 mm,占全生育期需水量的37.4%;马铃薯生育期内≥10 mm降水次数占18.5%,其降水量占总降水量的2/3左右,容易形成径流,有利于沟垄集雨集中有限降水用于作物生长;沟垄集雨可缓解北方农牧交错带半干旱偏旱地区马铃薯需水亏缺,丰水年、平水年和歉水年马铃薯全生育期裸地垄面径流深度分别为81.1 mm,49.0 mm和21.0 mm。在当地的气象条件和环境条件下,垄面为裸地时,种植马铃薯推荐采用的沟垄宽度比为1∶2.6,垄面覆膜时,推荐沟垄宽度比为1∶0.48。