摘要:截至目前,作为垃圾渗滤液深度处理工艺之一的膜分离工艺,可保证垃圾渗滤液处理后达标排放,但同时将产生大量的膜滤浓缩液。浓缩液含有大量难降解有机污染物,若不能进行妥善处理处置,将会造成严重的二次污染。根据相关研究及工程应用案例,从工艺原理、应用效果、处理成本及技术发展角度,对渗滤液膜滤浓缩液处理工艺进行分类探讨,评述回灌法、物理处理法（浸没燃烧蒸发法和机械式蒸汽再压缩处理法）、化学处理法（焚烧、高级氧化和超临界水氧化法）、物化处理法（絮凝沉淀、吸附、膜分离和固化稳定化处理）等单元工艺和无膜/有膜等组合工艺的技术特点、现存问题及应用范围,最后总结不同条件下产生膜滤浓缩液的处理工艺路线,有针对性地提出渗滤液膜滤浓缩液处理的发展方向,期望可为垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理工艺的深入研究与广泛应用提供技术参考。

摘要:在实际紊流中同时存在时均流速和脉动流速,为仅研究紊流脉动流速对生物膜理化性质的影响,设计时均流速为零、仅存在脉动流速的振动格栅生物膜反应器；采用粒子图像测速（PIV）技术测定反应器在5个格栅振动频率下的二维紊流流速场,并计算载片处的有效紊流强度；针对不同的紊流脉动速度,对振动格栅反应器中生物膜的生物量、厚度、密度和其胞外聚合物（EPS）的组成成分进行测定与分析。结果表明:改变紊流脉动流速会使生物膜的理化性质发生变化,随着紊流脉动流速的增大,生物膜生物量和厚度先增加后减小,且均在有效紊流强度为1.92 cm/s时达到最大值；生物膜密度和EPS中蛋白质、多糖的质量分数却随紊流脉动流速的增大而增大,且蛋白质和多糖在紧密结合型EPS（TB-EPS）中的质量分数多于在松散结合型EPS（LB-EPS）中,而无论在LB-EPS、TB-EPS还是总-EPS中蛋白质的质量分数均多于多糖。研究成果可为生物膜反应器的设计与运行优化提供理论参考。

摘要:为研究供水管道材料对管道生物膜致病菌种的影响,以已稳定运行8年的中国东部某城市实际供水管道中试平台管道为实验对象,从平行设置的球墨铸铁管（DCIP）、高密度聚乙烯管（HDPE）、镀锌钢管（GSP）、不锈钢复合管（SSCP）和钢管（SP）管道中收集13组生物膜样品,开展宏基因组测序分析,对比研究不同管道材料的致病菌种类分布情况。结果表明:DCIP生物膜中致病菌相对含量最为丰富,GSP致病菌相对含量最少；此外,世界卫生组织颁布的12种全球优先致病菌（priority pathogens）在本次供水管道中发现9种,在不同管道的相对丰度为0.079%～1.084%,表明供水管道生物膜对人类和环境的严重危害潜力；依据致病菌在5种管材中相对丰度的分布情况,发现与5种管材相关联的优势致病菌。研究结果为基于致病风险控制的供水管道管材选择提供了理论依据。

摘要:针对多水源供水地区不同水厂之间存在混合供水带,水力水质条件不稳定,易出现铁释放超标、余氯偏低等水质问题,采用特征水质指标空间修正插值法预测该水质风险区域。特征水质指标是指不同水厂出厂水差异较大,且在管网中按一定规律分布、具有明显识别特征的水质指标,根据其空间分布情况可以判断各水厂单独及混合供水区域。考虑到管网分布与地理空间差异,在插值前引入修正系数对特征指标进行修正。以双水厂供水的H市为例预测混合供水带,结果表明:H市一般特征指标电导率和敏感特征指标总铁质量浓度的空间修正插值结果基本一致,且与水力模型模拟结果基本吻合；在所预测的混合供水带内设置在线监测点,观测到流速、流向的频繁改变,符合混合供水带水力特征,说明预测结果正确,方法可行。

摘要:针对高铁运行引起的地基振动和塑性变形问题,提出高铁荷载作用下弹塑性地基振动与变形的2.5维有限元算法。将高铁运行诱发的地基变形视为材料非线性问题,采用改进的摩尔-库伦模型模拟地基土,基于弹性地基2.5维有限元法,将通过弹性理论计算得到的位移作为试探位移,经摩尔-库伦屈服准则判定屈服后,引入切线刚度迭代法、后向欧拉积分算法和一致切线模量算法实现刚度矩阵的更新迭代,从而求解出高铁运行引起的塑性变形。在此基础上,将轨道视为Eular梁,采用修正的多频列车荷载模拟高铁列车运行,并使用黏弹性人工边界处理截断边界,建立高铁弹塑性地基振动与变形的2.5维有限元验证模型。通过与移动点荷载弹性半空间解析解和地面振动实测结果进行对比,验证本文弹塑性地基2.5维有限元法理论的正确性及模型应用的可靠性,表明该方法可用于高效求解高铁运行引起的地面振动及累积变形问题。

摘要:为解决土石混合体地层中基坑开挖引起的隧道响应问题,基于离散单元法采用数值模拟手段进行研究。采用颗粒流数值计算软件PFC2D对土石混合体微观结构、隧道管片结构及基坑围护结构进行精细化建模及施工过程模拟,并针对隧道位于基坑开挖引起的主动土压力区及被动土压力区两类位置条件下,地层含石率w对基坑开挖引起的隧道结构响应影响规律进行系统性研究。结果表明:隧道位于基坑开挖主动土压力区时,量值大于60%前提下的含石率提升导致隧道周围逐渐形成具备较好抗剪性能的连续块石骨架体,从而抑制侧面开挖引起的隧道结构响应。隧道位于基坑开挖被动土压力区时,量值小于75%前提下的含石率的提升对上方开挖引起的隧道结构响应起到抑制作用；含石率大于75%时,含石率的提升无法为上方开挖引起的隧道结构响应提供抑制作用。

摘要:针对含黏粒砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性问题,设计制作了主要由模型箱、水循环系统、盾构隧道与开挖面模型、饱和地层模型和量测系统组成的试验装置。通过模型试验,量测开挖面逐渐失稳过程中的地层沉降和开挖面饱和土压力以及前方地层孔隙水压力。结果表明:渗流条件下,开挖面前方地层孔隙水压力,会因地层黏-砂比的增大而增大,且会随开挖面体积损失的增大而增大；渗流会使开挖面极限有效土压力明显增大,开挖面极限有效土压力与地层黏-砂比基本上呈线性增加关系；地层极限失稳范围主要取决于开挖面前方和后方以及横向的破裂角,其中,后方破裂角受地层黏土含量和渗流的影响不大；无渗流时,地层极限失稳范围会因黏-砂比的增大而增大,而有渗流时,地层极限失稳范围会因黏-砂比的增大而减小。研究成果改进了对含黏粒砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性的认识,可以为实际工程以及有关的稳定性极限分析提供参考。

摘要:针对地铁车站复合墙体系受力变形规律与理论计算结果存在较大差异,围护结构土压力分布规律和主体结构内力具有不确知性的问题,采用EPS板（聚苯乙烯泡沫）代替防水垫层进行模型试验和数值模拟,对比分析复合墙和叠合墙体系受力、变形特性,得到墙后水平土压力、周围地表沉降、结构体系内力等变化规律。结果表明:复合墙技术具有良好的卸荷作用,可有效改善地铁车站主体结构受力状态；卸荷效果随EPS板厚度增大或弹性模量减小而增强,但地连墙弯矩会随着卸荷作用的增大而增大,因此,并非EPS板厚度增大或弹性模量越小就越好,而是需要确定合理的减载参数；复合墙体系会引起较叠合墙体系更大的周围地表沉降,本文条件下的主要影响区域为0.60H～1.25H(H为基坑深度),沉降差约为12%。

摘要:为完善楔形桩的水平振动理论以便更好地使用,基于Timoshenko梁模型,研究黏弹性地基中水平简谐激振力作用下的楔形桩水平振动问题。首先,分别采用Winkler地基模型和Timoshenko梁模型模拟黏弹性地基和楔形桩,建立楔形桩-土系统横向耦合振动模型。进一步采用分离变量法和传递矩阵法推导得到楔形桩桩身水平位移、弯矩和剪力的解析表达式,并基于所得解详细讨论桩土设计参数对楔形桩空间响应和时间响应的影响。最后,将本文解与Euler梁模型的解进行比较,分析两种模型解的差异。结果表明:桩顶部的动力响应受楔角改变的影响很小；整个桩体的动力响应基本随桩土刚度比的增大而明显增大；随着无量纲频率的增大,桩身水平位移逐渐减小；虽然Timoshenko梁模型与Euler梁模型在小长径比下存在一定差异,楔角对两种模型造成的影响基本相同。

摘要:正确认识土压平衡盾构渣土力学行为特征是优化渣土改良方案、确保盾构开挖面稳定和高效掘进的重要前提,为此,针对砾砂地层盾构改良渣土,采用加压式十字板剪切仪,通过不排水侧限压缩试验,揭示泡沫改良砾砂法向压力-压缩应变的关系；通过多工况十字板剪切试验,探究泡沫改良砾砂的剪切变形全过程,分析其峰值和残余剪切强度的大小及影响因素。试验结果发现泡沫改良砾砂符合可压非牛顿流体的特征,因此,基于流变学建立泡沫改良砾砂的可压缩宾汉姆流体本构模型,拟合并分析改良土的流体压缩系数、不同法向压力下的流变参数（屈服应力、塑性黏度）,并提出其密度和峰值及残余剪切强度流变参数的压力相关性公式。研究成果可提升对带压环境下泡沫改良砾砂渣土力学行为特征的认识,并为描述盾构渣土宏观流动变形的计算流体力学数值模拟提供理论依据。

摘要:砂土的力学特性十分复杂,与其所处的物理状态直接相关,表现为松砂的剪缩以及密砂的剪胀特性,受相对密度和有效围压的共同影响。为有效地描述饱和砂土在不同物理状态下的剪切特性,基于颗粒物质热动力学理论,考虑颗粒层次能量耗散机制,并结合引入状态参数的剪胀方程,发展一个饱和砂土的热力学本构模型。该模型形式较为简单,不涉及屈服准则、流动法则等概念,而是引入颗粒熵和颗粒温度的概念来描述砂土内部的不可逆变形,并通过迁移系数和能量密度函数将饱和砂土内部的能量耗散机制与宏观力学行为建立联系。模型可以反映饱和砂土在剪切过程中由于相对密度和有效围压的变化对土体强度和变形特性的影响。基于模拟计算结果与等向压缩、三轴不排水以及排水剪切试验结果的对比,验证了模型描述饱和砂土剪切特性的能力。

摘要:为寻求较合适的地裂缝场地土体动力本构关系模型,以便准确研究普通场地和地裂缝场地在不同土层分布情况下的动力响应规律,以西安f₄地裂缝场地为背景,设计完成地裂缝场地土体振动台试验。同时,以二次开发所得的等效线性化模型、边界面模型和ABAQUS自有的摩尔-库伦模型为对象,分别建立数值分析模型,并将计算结果与试验结果进行对比。最后,以边界面模型为材料本构,进行6种工况的地裂缝场地与普通场地的ABAQUS数值分析,找到不同土层分布地裂缝场地对土体动力响应的影响规律。结果表明:在高地震强度下,土体发生较大塑性变形,边界面模型是较合适的地裂缝场地土体动力本构模型。普通场地和地裂缝场地均对地震波有放大效应,但不同的土层分布形式的场地放大效果不同；地裂缝场地均表现出加速度放大效应和形似“八”的上下盘效应,其上盘影响最大值为11 m,下盘的最大值为9 m。该研究成果为地裂缝环境工程结构的抗震设计及工程应用提供参考。

摘要:为研究各种几何类型的球型静力触探仪在双层黏土地基中的贯入特性,采用改进的RITSS(remeshing and interpolation technique with small strain) 大变形有限元方法对贯入过程进行数值模拟,研究土体流动特性和贯入阻力变化规律。利用理论解和试验结果验证模型的有效性,通过参数分析探讨上层土厚度、土体强度、球土间摩擦因数和杆轴投影面与球截面面积比等因素对贯入特性的影响。结果表明,球型静力触探仪贯入上硬下软双层黏土地基时存在困土现象（即上层硬土陷于探头底端并被带入下层土）。困土尺寸是影响其困土效应的关键因素。研究发现,困土尺寸随下层土与上层土不排水抗剪强度比的减小而增大,随球土间摩擦因数的增大而增大,杆轴面积比对贯入特性有一定的影响,但是相对摩擦因数和土体强度比影响较小,与上层土厚度和下层土不排水抗剪强度无关。困土厚度变化为0~0.20D、困土宽度变化为0~0.50D。困土效应增大下层软土贯入阻力,导致不排水抗剪强度计算值偏大。基于影响因素量化分析,提出考虑土体强度特性、杆轴比和摩擦因数因素的困土效应修正公式,得到更为准确的下层软土不排水抗剪强度值。

摘要:为研究卸荷损伤破坏围岩力学特性及破坏机理,选用RMT-150岩石力学试验系统进行三轴岩石加载-卸载过程,制备损伤岩石。结合AEwin声发射系统开展损伤石灰岩单轴再加载试验,测试应力-时间-能量累计值关系曲线,分析阐述岩石宏观破坏特征。结果表明:随着卸荷点的增加,损伤石灰岩破坏程度与破坏形式均发生较明显的变化。石灰岩破坏形式从脆性破坏向延性破坏转化,扩容现象越来越不明显；低于70%峰值强度卸荷点的损伤岩石单轴加载过程中声发射能量累计值增长规律趋于一致,可分为平稳阶段、稳定增长阶段、二次平稳3个阶段；岩石内部微裂纹分布方式对宏观破坏特征影响明显,岩石细观力学响应决定其宏观力学破坏特征。

摘要:为评估岩石的真三轴强度特性,首先根据常规三轴试验岩石强度的变化规律,提出基于偏应力极值的非线性强度准则,并与12种岩石试验强度和4种典型岩石强度准则进行对比,发现该强度准则的预测值与试验强度非常接近,相关性系数R²均在0.98以上,平均相对误差(MAPE,E_MAP)均小于4%（除7号岩石为6.83%）；该强度准则、指数准则、H-B准则、MM-C准则和D-P准则对所有12种岩石预测E_MAP的平均值分别为2.32%、2.43%、5.28%、7.39%和13.74%,说明该强度准则能够很好地预测不同类型岩石的强度,其预测精度略优于指数准则（岩石力学界认为预测精度较高的强度准则）,远好于其他3种强度准则。在上述所建常规三轴强度准则的基础上,通过引入中主应力参数和罗德应力参数,构建考虑中主应力效应的真三轴强度准则,并与8种岩石的真三轴试验强度进行对比,该强度准则很好地反映了大主应力随中主应力的增加呈先增大后减小的变化规律,所得R²均在0.9以上,其中5种岩石的R²大于0.96；除了13和14号岩石（E_MAP分别为7.79%和4.84%）,其余6种岩石的平均相对误差E_MAP均小于4%,说明该强度准则能够较好地预测岩石的真三轴试验强度,很好地反映了中主应力效应,具有良好的普遍适用性。子午面和偏平面的应力空间特征也说明该强度准则很好地反映了岩石的静水压力效应和中主应力对大主应力的影响规律。

摘要:为保证多年冻土区地基的稳定性及解决多年冻土区土方材料短缺的问题,分别使用硫铝酸盐水泥(SAC)和普通硅酸盐水泥(OPC)对冻土进行改良。通过无侧限抗压强度试验得到两种水泥在不同掺量及不同养护龄期下的强度特征,同时,使用离心机法及冻干法对水泥改良冻土过程中的自由水、矿物水及结合水的变化进行测定,揭示水泥改良冻土过程中的水分转化规律,并建立矿物水、结合水量与水泥改良冻土强度的内在联系。结果表明:硫铝酸盐水泥改良冻土的强度明显高于普通硅酸盐水泥,并且具有显著的早强特性。硫铝酸盐水泥改良冻土在养护初期水分转化速率较普通硅酸盐水泥快,但矿物水及结合水的转化量少。硫铝酸盐水泥改良冻土中的矿物水和结合水对强度的贡献更为突出。硫铝酸盐水泥更适合用于冻土的改良。

摘要:为研究多年冻土区地表变形与影响因素之间的相关性,以青藏工程走廊西大滩至安多多年冻土区为研究对象,利用小基线集合成孔径雷达干涉测量（small baseline subset-interferometric synthetic aperture radar,SBAS-InSAR）技术,获取研究区地表变形信息；借助GIS平台,根据经验计算模型,获取研究区体积含冰量、年平均地温、活动层厚度3个影响因素基础数据；利用简单相关和偏相关分析法,分析地表变形与影响因素间的相关系数。结果表明:研究区地表年变形速率介于-33～15 mm/a,地表有缓慢下沉趋势,整个研究区年变形速率均值为-13 mm/a；在体积含冰量大于30%、年平均地温高于-1 ℃的区域,地表变形与影响因素有强相关性,偏相关系数大于0.8,P<0.05。在体积含冰量为10%～30%、年平均地温为-2～-1 ℃、活动层厚度大于3 m的区域,地表变形与影响因素有较强相关性,偏相关系数介于0.4～0.8,P<0.05。总体而言,多年冻土区地表变形与体积含冰量和年平均地温有正强相关性,偏相关系数均值为0.75和0.70；与活动层厚度有正中等相关性,偏相关系数均值为0.42。

摘要:为了对填埋污泥进行进一步原位减量处理,研究冻融联合真空预压工艺的减量效果。从上海某填埋场取样,首先设定0、-6、-11、-14.5和-18.5 ℃ 5种不同冷冻温度对污泥进行冻融处理,分析冷冻温度对污泥的比阻和界限含水率的影响；然后进行冻融联合真空预压小型模型试验,通过与单纯真空预压试验进行对比,研究不同工况下排水量、排水速度、沉降量、减容比、含水率和无侧限抗压强度的变化规律。结果表明:冻融处理可以有效降低污泥比阻,从而改善其脱水性能,并在-11 ℃时达到最优处理效果；经冻融预处理的污泥在真空预压试验过程中表现出很好的排水固结效果,最优处理温度与污泥比阻试验结果一致,处理后污泥含水率最低可降至54.0%,无侧限抗压强度最高可达42.84 kPa,最大减容比为40%,达到了填埋污泥减量的目的。

摘要:为深入探索库水复活型滑坡的破坏模式和力学机制,设计研发新型试验装置,装置主体是由若干渗透盒构成的分段式滑面,能够模拟各种几何形态的滑动面。通过向不同区段的渗透盒注水,可模拟滑带土分阶段饱水软化,实现库水位上升条件下相邻滑块间的牵引滑动过程。采用传感元件、数码摄像以及数字图像处理等测试手段,获取滑带土体积含水率、孔隙水压力、坡面水平位移的变化规律以及后缘面演化特征,并探讨滑坡体失稳破坏模式。结果表明:滑带土饱水后抗剪强度大幅度下降是滑坡发生的重要条件,滑动面处的孔压变动是激发老滑坡复活的重要诱因;滑带处孔隙水压力的增大与滑坡位移的增大是同时发生的,滑带土强度衰减与滑体变形具有良好的相关关系;坡面变形区域分为强、弱变形区和牵引区3部分,坡面变形为1～1.5倍的失稳滑带长度;随着失稳滑带长度增加,坡面变形区域变大,对后侧稳定坡体的牵引变形影响变小;后缘破裂面多呈折线型滑面形态,后缘破裂面倾角试验值受失稳滑段位置和滑体厚度影响显著。研究结果为库区滑坡灾变机制的认识和治理提供重要依据。