天津滨海新区地面沉降趋势预测

地面沉降是我国主要的地质灾害之一,评价和预测地面沉降的发展趋势十分必要。本文引入实测沉降数学模型中的双曲线型沉降模型、指数型沉降模型和成长曲线型沉降模型,结合钻孔全断面分布式精细化监测系统获取地表以下不同层位连续的变形情况,建立了基于分布式光纤监测地层变形数据的地面沉降预测模型,可精细化实现地面沉降潜力评价。以天津市滨海新区G06光纤监测钻孔结果为例,对比了3种沉降模型的预测效果,结果表明：天津滨海地区地面沉降曲线呈现非线性衰减特征,2017年10月至2019年12月,累计沉降量已达52.4 mm,预计极限沉降量约为92.6 mm,仍有约43.4%的沉降潜力,沉降空间较大,并预计将于2050年进入沉降稳定阶段。该地区3.4~18.4 m的黏土质粉砂和粉细砂层当前沉降量较大,是目前地面沉降的主要层位,即“优势层”;18.4~38.4 m的粉质黏土和黏土质粉砂层虽当前沉降量较小但其剩余沉降量较大且沉降持续时间较长,需长期重点关注其沉降变形情况,是后期监测的“优先层”。     

新形势下环境岩土工程的机遇和挑战

新形势下,国际国内面临碳达峰、碳中和“双碳”目标的实现,可持续能源利用和基础设施建设,生态环境保护等方面的挑战,这也给了环境岩土工程领域新的机遇。对于环境岩土工程领域学者和从业者,如何通过创新和学科交叉的合作和努力,从理论、技术、管理、实践等方面应对这些新的挑战,并化挑战为机遇,是亟需厘清的重点。由国际环境岩土工程学会(ISEG)主办,南京大学承办的“新形势下环境岩土工程的机遇和挑战”研讨会于2021年7月13日至14日顺利召开。本次研讨会显示近年来国内外环境岩土工程研究工作取得了很多新进展：(1)“双碳”目标引领环境岩土工程发展;(2)生态环境保护与地质灾害防治日趋重要;(3)新兴技术助力环境岩土工程上新台阶。未来的研究趋势包括：(1)环境岩土低碳技术研发与应用;(2)绿色生态修复及高效灾害预防;(3)基于新兴技术的深度学科交叉。     

地面沉降钻孔全断面分布式光纤监测技术

本文介绍了一种钻孔全断面分布式光纤监测技术,可以获得地面沉降过程中多场多参量数据,实现钻孔全断面的精细化监测。阐述了钻孔全断面分布式光纤监测技术的概念,并重点介绍了该技术涉及的传感光缆和传感器选择、钻孔回填材料、光缆-土的耦合性评价和光缆及传感器植入方法等关键技术。在此基础上,构建了钻孔全断面光纤监测系统。最后,结合苏州盛泽地面沉降光纤监测案例,介绍了钻孔全断面光纤监测过程和技术特点。     

土中水分的蒸发过程试验研究

土中水分的蒸发是含水量动态减小的过程,伴随着土结构、应力和应变状态的演化,对土体的工程性质有重要影响,是一些工程问题的直接诱因.以初始饱和的黏土试样为研究对象,在控制环境温度(25 ～45℃)和试样初始厚度(5 ～11mm)条件下,开展了一系列室内干燥试验.通过监测试样在干燥过程中的失水量变化,获得了试样的蒸发曲线.结...     

城市热岛效应下浅层土中混凝土的酸腐蚀试验研究

针对城市热岛效应引起城区浅层土地温场升高这一观测结果,采用室内快速模拟试验方法,对城区酸性土壤腐蚀混凝土材料的温度效应开展了试验研究。试验研究了在温度为5℃、20℃和40℃条件下,混凝土试样在酸浓度分别为0%、5%和10%的沙土介质中放置30d、90d后的抗压强度变化规律,并对混凝土试样在腐蚀过程中的腐蚀系数变化规律和微观机理进行了分析;最后,对南京城区热岛效应环境下浅层土中混凝土材料酸腐蚀的强度变化规律进行了分析。试验结果表明,在同一腐蚀浓度下,混凝土试样抗压强度的下降速度随着温度的升高而不断加快,其腐蚀系数也随着温度的升高而不断增大;腐蚀介质的浓度越大,环境温度对混凝土腐蚀系数的影响就越明显;在温度为40℃、硫酸浓度为10%的沙土中放置30 d后,混凝土的腐蚀系数K达到45.21%,约是在5℃条件下腐蚀系数的2倍,相当于环境温度每上升1℃,混凝土腐蚀系数平均增加0.64%。该研究成果对于减轻城市热岛效应对岩土工程的影响具有重要意义。     

砂土高压蠕变微观机理分析

砂土层在地面沉降过程中呈现一定的蠕变特性。文章采用一维压缩试验对4 MPa 下砂土的变形特征进行了研究,并 采用改进的试验装置对砂土的微观结构进行了提取。通过对8 组不同级配砂土样的蠕变特性和微观结构分析,得到如下结 论：粒径单一的砂土在蠕变过程中更容易出现突变,砂粒受力后更容易发生破碎,产生滑移错动;砂土蠕变的蠕变量与砂 粒级配密切相关,砂土的粒径越单一且粒径越大时,砂土的蠕变量也越大;采用表征砂土颗粒形状复杂程度的形状系数, 从微观上定量分析了砂土在蠕变过程中发生破碎的情况和蠕变量大小,且形状系数越小,表明该种砂土形状越复杂,在蠕 变过程中砂土的破碎性越高,蠕变量越大。     

含裂隙膨胀土无侧限抗压强度特征试验研究

膨胀土易发育大量裂隙,对其工程性质影响显著。引入一种膨胀土试样预制裂隙方法,对特定裂隙形态下膨胀土试样开展无侧限抗压试验,研究了膨胀土强度特征受裂隙形态的影响,并揭示了裂隙的作用机制。研究结果表明：（1）裂隙形态显著影响试样破坏模式,垂直于受力方向裂隙越宽,破坏模式由剪切-拉伸破坏向张拉破坏转变;平行于受力方向裂隙条数...     

连云港徐圩地面沉降BOTDR监测与评价

连云港市位于苏北沿海地区,地面沉降灾害面积较大,多地沉降速率超过20 mm/a,徐圩的沉降现状尤为严重。为了能够对徐圩地区的地面沉降进行精细化观测,文章采用BOTDR分布式光纤感测技术,对徐圩镇127 m深的钻孔地层进行了两年多的全断面精细化监测。结果表明:徐圩镇共有四个承压含水层组,I-1隔水层和I-2隔水层土体沉降量分别占总沉降量的70.29 %、24.59 %,抽水层的土体最大沉降量仅占比1.38 %。I-1隔水层和I-2隔水层的地层岩性包括淤泥质黏土（L2）、亚黏土（L3）、亚砂土夹粉砂（L4）,总厚度为44 m,由于抽水过程中隔水层向含水层失水,导致该隔水层土体固结压缩。同时,工程建设附加荷载对地面沉降的影响也不可忽视。徐圩地区现阶段的沉降仍在继续发生,但沉降速率有减小的趋势。BOTDR技术可有效获取地面沉降钻孔全断面的土层变形分布信息,为地面沉降评价提供了一种精细化的分布式监测手段。     

基于MIP的弱透水层压缩潜力评价初探

地面沉降是目前长江三角洲经济区最主要的一种地质灾害。随着苏锡常地区地下水的全面禁采,目前土体的压缩变形主要来自弱透水层。本文以无锡市锡山区光明村06号钻孔为例,采用压汞试验（MIP）对钻孔土样中的孔隙分布进行了分析,研究了黏性土中的孔隙与地面沉降之间的关系;根据MIP的孔隙分析结果,提出了团粒间孔隙比emip 的概念,并将此作为评价弱透水层压缩潜力的指标;采用这一指标,对该钻孔中的弱透水层的地面沉降潜力进行了评价。地面沉降潜力由大到小依次为：第Ⅰ-1弱透水层、第Ⅱ弱透水层、第Ⅰ-2弱透水层、第Ⅰ-3弱透水层。这一结果与土样压缩参数及扫描电镜（SEM）的微观结构分析结果完全一致,是判定弱透水层地面沉降压缩潜力行之有效的一种方法。     

土层回弹变形特性及回弹潜力试验研究

对土层的回弹变形效应进行研究有助于科学实施地下水回灌、管理地下水资源及预测地面沉降。文章通过大量室内 压缩回弹试验，研究了土层回弹影响因素及回弹变形特性。试验结果表明：土层的最终回弹量受土样性质、最大固结压 力、固结时间以及卸荷比等因素影响；相同固结回弹条件下，土层黏粒含量越高，回弹量越大；对于同一种土，固结时间 越短，卸荷压力越大，回弹量越大；当卸荷比小于0.5时，固结压力对土层回弹量影响不明显，随着卸荷比的增大，同一种 土样所受固结压力越大，土样回弹率也越大，而当卸荷比大于0.9时，回弹率迅速增大。当土层类型及固结压力确定时，土 层最大回弹率和固结压力大致呈线性关系，可用于土层最大回弹率的预测。