2018年第40卷第5期文章目次
2018, 40(5):1-8.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.001
摘要:
岩溶地区隧道施工期涌突水危害巨大，而大量输排地下水又会引发一系列的地质灾害。对中梁山隧道水文地质进行分析，采用遗传算法优化BP神经网络并对渗透参数进行反演，研究了隧道工程不同埋深、排水量对地下水环境的影响规律，并探究了隧道施工期和运行期地下水环境随时间的演变规律。结果表明：富水岩溶地区隧道具有从隔水层到含水层界面处涌突水风险最大的特点；开挖隧道时隧道高程越低、排水量越大，地下水环境变化越大；隧址区降落漏斗呈现出南侧小于北侧、东侧小于西侧的特征。现有施工期排水条件下施工地下水位下降很快且不能恢复到原水位，建议该地区在隧道施工期控制排水量，并在施工期及运营期采取保护地下水环境的措施。
岩溶地区隧道施工期涌突水危害巨大，而大量输排地下水又会引发一系列的地质灾害。对中梁山隧道水文地质进行分析，采用遗传算法优化BP神经网络并对渗透参数进行反演，研究了隧道工程不同埋深、排水量对地下水环境的影响规律，并探究了隧道施工期和运行期地下水环境随时间的演变规律。结果表明：富水岩溶地区隧道具有从隔水层到含水层界面处涌突水风险最大的特点；开挖隧道时隧道高程越低、排水量越大，地下水环境变化越大；隧址区降落漏斗呈现出南侧小于北侧、东侧小于西侧的特征。现有施工期排水条件下施工地下水位下降很快且不能恢复到原水位，建议该地区在隧道施工期控制排水量，并在施工期及运营期采取保护地下水环境的措施。
2018, 40(5):9-15.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.002
摘要:
玻璃纤维增强复合材料（GFRP）具有轻质、抗拉强度高、耐腐蚀性和抗疲劳等优点，广泛应用于土木工程领域。GFRP复合桩是一种通过在普通混凝土桩身外包GFRP纤维布以增强其抗弯性能的新型桩。通过开展室内模型试验，分别得到了水平荷载下RC桩和GFRP复合桩桩顶位移、桩身弯矩的试验结果，对比分析了两者的水平承载特性。利用有限元分析软件ABAQUS对水平荷载作用下的GFRP复合桩进行数值模拟，试验结果与数值模拟结果拟合较好。结果表明：GFRP复合桩与RC桩的桩身弯矩分布规律基本一致，最大弯矩在1/4~1/3桩长处，GFRP复合桩的水平承载特性优于RC桩；不改变桩身截面，仅在一层GFRP单向布的约束下，GFRP复合桩的弹性模量、极限水平承载力均有一定的提高。
玻璃纤维增强复合材料（GFRP）具有轻质、抗拉强度高、耐腐蚀性和抗疲劳等优点，广泛应用于土木工程领域。GFRP复合桩是一种通过在普通混凝土桩身外包GFRP纤维布以增强其抗弯性能的新型桩。通过开展室内模型试验，分别得到了水平荷载下RC桩和GFRP复合桩桩顶位移、桩身弯矩的试验结果，对比分析了两者的水平承载特性。利用有限元分析软件ABAQUS对水平荷载作用下的GFRP复合桩进行数值模拟，试验结果与数值模拟结果拟合较好。结果表明：GFRP复合桩与RC桩的桩身弯矩分布规律基本一致，最大弯矩在1/4~1/3桩长处，GFRP复合桩的水平承载特性优于RC桩；不改变桩身截面，仅在一层GFRP单向布的约束下，GFRP复合桩的弹性模量、极限水平承载力均有一定的提高。
2018, 40(5):16-26.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.003
摘要:
在隧道的建设和运营中，地下水渗漏、突发洪水及有害气体等会对隧道及周围环境造成严重危害，故需快速高效的临时性装置进行阻隔。提出采用大直径气囊将隧道阻隔分区，其原理是通过增大内压使气囊与隧道壁贴合，利用气囊与隧道壁之间的摩阻力来抵抗外部压力，将流体阻隔在气囊一端，避免灾害扩大。充灌气囊属于膜结构，在抵挡外力时，薄膜的受力和变形直接影响气囊滑移失效的模式。结合气囊在隧道中的边界条件和受力条件进行分析，得出自初始状态至阻漏失效的整个过程中气囊形状和内压随外压变化的关系，得到气囊能够抵挡最大外压的计算公式，并确定气囊失效模式的类型，进而探究了气囊长径比和初始压力对形状和内压变化的影响。通过模型试验对理论公式进行验证，试验结果与理论分析有很好的一致性。
在隧道的建设和运营中，地下水渗漏、突发洪水及有害气体等会对隧道及周围环境造成严重危害，故需快速高效的临时性装置进行阻隔。提出采用大直径气囊将隧道阻隔分区，其原理是通过增大内压使气囊与隧道壁贴合，利用气囊与隧道壁之间的摩阻力来抵抗外部压力，将流体阻隔在气囊一端，避免灾害扩大。充灌气囊属于膜结构，在抵挡外力时，薄膜的受力和变形直接影响气囊滑移失效的模式。结合气囊在隧道中的边界条件和受力条件进行分析，得出自初始状态至阻漏失效的整个过程中气囊形状和内压随外压变化的关系，得到气囊能够抵挡最大外压的计算公式，并确定气囊失效模式的类型，进而探究了气囊长径比和初始压力对形状和内压变化的影响。通过模型试验对理论公式进行验证，试验结果与理论分析有很好的一致性。
2018, 40(5):27-33.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.004
摘要:
为了模拟预压工况下非连续降雨对兰州湿陷性黄土对桥梁桩基摩阻力影响，以自然渗透方式进行了现场试坑浸水试验。通过埋设钢筋计测算桩侧摩阻力，埋设水分探头测浸水深度。结果表明，浸水最大深度在10 m左右，且在该深度处含水率增量很小，说明浸水主要影响区域已在10 m之上。在整个实验过程中，桩侧负摩阻力始终存在，且其峰值随着荷载递增而增大。加载阶段，负摩阻力分布区间长与桩长比值约为0.24，是一个变化的过程；卸载过程中，也存在负摩阻力，区间长与桩长的比值在0.28～0.45范围内波动。试验结果表明，首次降雨对桩基受力影响较大，较长时间的间断性二次降雨影响较小。负摩阻力区间比规范规定的小，在实际桩基设计时，既要充分考虑首次降雨的影响，又可以根据负摩阻力长度和适当调整桩长。
为了模拟预压工况下非连续降雨对兰州湿陷性黄土对桥梁桩基摩阻力影响，以自然渗透方式进行了现场试坑浸水试验。通过埋设钢筋计测算桩侧摩阻力，埋设水分探头测浸水深度。结果表明，浸水最大深度在10 m左右，且在该深度处含水率增量很小，说明浸水主要影响区域已在10 m之上。在整个实验过程中，桩侧负摩阻力始终存在，且其峰值随着荷载递增而增大。加载阶段，负摩阻力分布区间长与桩长比值约为0.24，是一个变化的过程；卸载过程中，也存在负摩阻力，区间长与桩长的比值在0.28～0.45范围内波动。试验结果表明，首次降雨对桩基受力影响较大，较长时间的间断性二次降雨影响较小。负摩阻力区间比规范规定的小，在实际桩基设计时，既要充分考虑首次降雨的影响，又可以根据负摩阻力长度和适当调整桩长。
2018, 40(5):34-43.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.005
摘要:
桩数沉降关系是按变形控制设计桩基础（减少沉降桩基础设计）的重要依据，受荷载大小、桩位布置和场地类别等多个因素共同影响。结合某工程现场实测数据，运用近似数值方法和平面应变有限元方法对2幢采用不同桩数的多层住宅桩筏基础进行计算分析，研究不同桩间距对地基压缩变形、基础内力和土体应力应变分布的影响，对桩数减少一半时基础沉降几乎没有变化这一问题给出合理解释。结果表明，作用于基础顶面的荷载水平越低，桩侧与桩端土层可压缩性差异越小，基础沉降量对桩数变化越不敏感。对于深厚软土地基中的低承台群桩基础，按变形控制进行桩基设计，能最大程度地节约基础用桩量，可获得十分显著的经济效益。
桩数沉降关系是按变形控制设计桩基础（减少沉降桩基础设计）的重要依据，受荷载大小、桩位布置和场地类别等多个因素共同影响。结合某工程现场实测数据，运用近似数值方法和平面应变有限元方法对2幢采用不同桩数的多层住宅桩筏基础进行计算分析，研究不同桩间距对地基压缩变形、基础内力和土体应力应变分布的影响，对桩数减少一半时基础沉降几乎没有变化这一问题给出合理解释。结果表明，作用于基础顶面的荷载水平越低，桩侧与桩端土层可压缩性差异越小，基础沉降量对桩数变化越不敏感。对于深厚软土地基中的低承台群桩基础，按变形控制进行桩基设计，能最大程度地节约基础用桩量，可获得十分显著的经济效益。
2018, 40(5):44-53.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.006
摘要:
型钢混凝土剪力墙具有强度高、刚度大、稳定性好等优点，广泛应用在高层建筑中。为研究不同支撑形式对型钢混凝土剪力墙抗震性能的影响，进行了3个1/3缩尺的型钢混凝土剪力墙（型钢支撑布置形式分别为X型、AC1型和AC2型）和1个普通混凝土剪力墙对比试件在低周反复荷载作用下的试验研究，得到了其破坏过程的变化规律和破坏模式，分析了不同型钢支撑类型对剪力墙抗剪承载能力、裂缝开展、刚度、延性及耗能的影响规律。试验研究表明：型钢支撑对剪力墙的承载能力、刚度、延性及耗能性能均有较大幅度提高。试验研究表明：AC1型、AC2型和X型型钢支撑的剪力墙极限承载能力较普通混凝土剪力墙分别提升了71.9%、64.6%和49.4%，其延性系数分别提高了19.3%、5.0%和14.5%；型钢混凝土剪力墙的刚度退化速率与普通混凝土剪力墙相比更加缓慢，而且中后期刚度明显优于普通混凝土剪力墙；型钢混凝土剪力墙的塑性区范围较普通混凝土显著增加，试验获得的滞回曲线也更加饱满。
型钢混凝土剪力墙具有强度高、刚度大、稳定性好等优点，广泛应用在高层建筑中。为研究不同支撑形式对型钢混凝土剪力墙抗震性能的影响，进行了3个1/3缩尺的型钢混凝土剪力墙（型钢支撑布置形式分别为X型、AC1型和AC2型）和1个普通混凝土剪力墙对比试件在低周反复荷载作用下的试验研究，得到了其破坏过程的变化规律和破坏模式，分析了不同型钢支撑类型对剪力墙抗剪承载能力、裂缝开展、刚度、延性及耗能的影响规律。试验研究表明：型钢支撑对剪力墙的承载能力、刚度、延性及耗能性能均有较大幅度提高。试验研究表明：AC1型、AC2型和X型型钢支撑的剪力墙极限承载能力较普通混凝土剪力墙分别提升了71.9%、64.6%和49.4%，其延性系数分别提高了19.3%、5.0%和14.5%；型钢混凝土剪力墙的刚度退化速率与普通混凝土剪力墙相比更加缓慢，而且中后期刚度明显优于普通混凝土剪力墙；型钢混凝土剪力墙的塑性区范围较普通混凝土显著增加，试验获得的滞回曲线也更加饱满。
2018, 40(5):54-63.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.007
摘要:
以钦州港临海园区和防城港企沙工业园填海场地海积软土为研究对象，分析了填海场地海积软土赋存环境要素的变化规律。采用机制模拟技术装置，对海积软土的孔隙水离子化学组分浓度和上覆填海层厚度发生变化的情况进行了人工模拟制样，获得了“印记”了赋存环境要素的人工软土样品，并对人工软土样品进行了直剪试验。结果表明：填海层对海积软土层的附加荷载应力、水力联系变化、水化学场变化三大赋存环境要素可采用“一种土的浸泡荷载联动装置”进行模拟；随着填海层附加荷载应力的增大，人工软土样的粘聚力c和内摩擦角φ随之增大；随着浸泡液不同离子成分浓度变化，对人工软土样的粘聚力c和内摩擦角φ影响效果不一，随着离子浓度的增加，Ca2+比Mg2+对抗剪强度指标的影响大；填海层附加荷载应力与浸泡液离子组分双因素同时作用下，对土样的抗剪强度指标存在相互耦合效应，其耦合效应对黏聚力影响明显，对内摩擦角影响较小。
以钦州港临海园区和防城港企沙工业园填海场地海积软土为研究对象，分析了填海场地海积软土赋存环境要素的变化规律。采用机制模拟技术装置，对海积软土的孔隙水离子化学组分浓度和上覆填海层厚度发生变化的情况进行了人工模拟制样，获得了“印记”了赋存环境要素的人工软土样品，并对人工软土样品进行了直剪试验。结果表明：填海层对海积软土层的附加荷载应力、水力联系变化、水化学场变化三大赋存环境要素可采用“一种土的浸泡荷载联动装置”进行模拟；随着填海层附加荷载应力的增大，人工软土样的粘聚力c和内摩擦角φ随之增大；随着浸泡液不同离子成分浓度变化，对人工软土样的粘聚力c和内摩擦角φ影响效果不一，随着离子浓度的增加，Ca2+比Mg2+对抗剪强度指标的影响大；填海层附加荷载应力与浸泡液离子组分双因素同时作用下，对土样的抗剪强度指标存在相互耦合效应，其耦合效应对黏聚力影响明显，对内摩擦角影响较小。
2018, 40(5):64-70.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.008
摘要:
以柔性桩支护的黏性土基坑边坡为研究对象，考虑桩后土拱效应、非极限状态下桩土内摩擦角和黏聚力发挥值、桩后土体内摩擦角和黏聚力发挥值的影响，从黏性土应力莫尔圆出发，采用微层分析法建立静力平衡，搜索桩后土体潜在滑动面，推导柔性桩黏性土的非极限主动土压力计算式。通过实例计算对比分析了本文计算理论与经典Rankine计算理论，本文计算方法计算得到的主动土压力大于Rankine计算值，合力作用位置高于Rankine计算值，潜在滑动面范围小于Rankine极限状态滑动面。
以柔性桩支护的黏性土基坑边坡为研究对象，考虑桩后土拱效应、非极限状态下桩土内摩擦角和黏聚力发挥值、桩后土体内摩擦角和黏聚力发挥值的影响，从黏性土应力莫尔圆出发，采用微层分析法建立静力平衡，搜索桩后土体潜在滑动面，推导柔性桩黏性土的非极限主动土压力计算式。通过实例计算对比分析了本文计算理论与经典Rankine计算理论，本文计算方法计算得到的主动土压力大于Rankine计算值，合力作用位置高于Rankine计算值，潜在滑动面范围小于Rankine极限状态滑动面。
2018, 40(5):71-77.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.009
摘要:
空洞的存在对地下工程质量有重要影响，有必要采取物探方法探测空洞的形状和位置。采用有限元法分析了瑞利波在含空洞介质中的传播特性，提出了定量分析空洞形状参数和位置的计算方法。根据入射瑞利波和反射瑞利波传播时间差确定空洞的水平位置，基于临界干扰频率法获得空洞的埋深，用能量衰减率法确定空洞的大小。结果表明：瑞利波沿介质表面传播过程中遇到空洞会发生反射和能量衰减，获得的空洞位置和形状参数相比实际值的误差较小，达到较高的精确度。通过案例分析验证了计算方法的准确性。
空洞的存在对地下工程质量有重要影响，有必要采取物探方法探测空洞的形状和位置。采用有限元法分析了瑞利波在含空洞介质中的传播特性，提出了定量分析空洞形状参数和位置的计算方法。根据入射瑞利波和反射瑞利波传播时间差确定空洞的水平位置，基于临界干扰频率法获得空洞的埋深，用能量衰减率法确定空洞的大小。结果表明：瑞利波沿介质表面传播过程中遇到空洞会发生反射和能量衰减，获得的空洞位置和形状参数相比实际值的误差较小，达到较高的精确度。通过案例分析验证了计算方法的准确性。
2018, 40(5):78-85.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.010
摘要:
基于4根岩石GFRP抗浮锚杆的室内足尺拉拔破坏性试验，探讨了风化岩地基中全长黏结GFRP抗浮锚杆的界面黏结特性和承载性能，揭示了GFRP锚杆的细观破坏机理。结果表明：GFRP抗浮锚杆发生拔出破坏，主要是由螺纹表面劣化所引起的剪胀破坏；直径25 mm、灌浆体强度M30、锚固长度1.3和0.55 m的GFRP抗浮锚杆的极限抗拔承载力分别为255、195 kN，满足工程抗浮要求；GFRP抗浮锚杆杆体与灌浆体界面平均黏结强度介于2.41~5.10 MPa之间，高于《岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB 50086—2015）中钢锚杆与灌浆体的黏结强度推荐值。
基于4根岩石GFRP抗浮锚杆的室内足尺拉拔破坏性试验，探讨了风化岩地基中全长黏结GFRP抗浮锚杆的界面黏结特性和承载性能，揭示了GFRP锚杆的细观破坏机理。结果表明：GFRP抗浮锚杆发生拔出破坏，主要是由螺纹表面劣化所引起的剪胀破坏；直径25 mm、灌浆体强度M30、锚固长度1.3和0.55 m的GFRP抗浮锚杆的极限抗拔承载力分别为255、195 kN，满足工程抗浮要求；GFRP抗浮锚杆杆体与灌浆体界面平均黏结强度介于2.41~5.10 MPa之间，高于《岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB 50086—2015）中钢锚杆与灌浆体的黏结强度推荐值。
11 公路隧道衬砌裂纹扩展机理
2018, 40(5):86-91.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.011
摘要:
公路隧道衬砌裂缝作为公路隧道的主要病害，其问题日益突出，尤其是带裂纹工作衬砌的等级评价略显不足。为研究公路隧道带裂缝二次衬砌在受荷载作用下裂纹扩展规律，用离散元PFC软件对衬砌裂纹扩展规律进行数值模拟研究，揭示隧道衬砌中裂纹开裂的灾演机理，根据衬砌开裂状态进行病理灾害分析，并建立了相应的预测模型。衬砌的整体安全性受预置裂纹的影响，预置裂纹处往往是衬砌中较危险的位置；预置裂纹的深度对裂纹贯通时间有较大影响，随着预置裂纹深度的增加，预置裂纹贯通衬砌的时间逐渐减小；预置裂纹的深度对裂纹张开度的变化有较大影响，随着预置裂纹深度的增加，预置裂纹张开度逐渐增大，并在贯通衬砌时有明显的突变，这样便于确定衬砌治理时机。
公路隧道衬砌裂缝作为公路隧道的主要病害，其问题日益突出，尤其是带裂纹工作衬砌的等级评价略显不足。为研究公路隧道带裂缝二次衬砌在受荷载作用下裂纹扩展规律，用离散元PFC软件对衬砌裂纹扩展规律进行数值模拟研究，揭示隧道衬砌中裂纹开裂的灾演机理，根据衬砌开裂状态进行病理灾害分析，并建立了相应的预测模型。衬砌的整体安全性受预置裂纹的影响，预置裂纹处往往是衬砌中较危险的位置；预置裂纹的深度对裂纹贯通时间有较大影响，随着预置裂纹深度的增加，预置裂纹贯通衬砌的时间逐渐减小；预置裂纹的深度对裂纹张开度的变化有较大影响，随着预置裂纹深度的增加，预置裂纹张开度逐渐增大，并在贯通衬砌时有明显的突变，这样便于确定衬砌治理时机。
2018, 40(5):92-101.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.012
摘要:
高边坡施工或运营期间常因多种因素作用导致排水孔堵塞，从而抬升地下水位，影响边坡稳定性和支护结构的安全。基于渗流折射定律，采用空气单元法模拟排水孔，开展了岩质高边坡渗流应力耦合分析，重点研究了排水孔不同堵塞工况下的坡后地下水位变化及支护结构力学响应。计算结果表明：排水孔堵塞对坡后地下水位影响显著，坡内位移整体变化不大，坡趾位置岩体变形最大；坡体锚杆轴力明显增加，最大增长幅度达到45%。对于布设深层排水孔的岩质高边坡，排水孔堵塞后边坡支护结构的位移变化明显，对支护结构的影响不容忽视，尤其体现在坡趾剪出口位置。此外，排水孔接近完全堵塞时，边坡安全系数显著降低。提出了以框架式格构和锚杆共同作为支护体系的高边坡处理措施，即下部边坡加强格构支护强度，上部边坡增加锚杆锚固长度。
高边坡施工或运营期间常因多种因素作用导致排水孔堵塞，从而抬升地下水位，影响边坡稳定性和支护结构的安全。基于渗流折射定律，采用空气单元法模拟排水孔，开展了岩质高边坡渗流应力耦合分析，重点研究了排水孔不同堵塞工况下的坡后地下水位变化及支护结构力学响应。计算结果表明：排水孔堵塞对坡后地下水位影响显著，坡内位移整体变化不大，坡趾位置岩体变形最大；坡体锚杆轴力明显增加，最大增长幅度达到45%。对于布设深层排水孔的岩质高边坡，排水孔堵塞后边坡支护结构的位移变化明显，对支护结构的影响不容忽视，尤其体现在坡趾剪出口位置。此外，排水孔接近完全堵塞时，边坡安全系数显著降低。提出了以框架式格构和锚杆共同作为支护体系的高边坡处理措施，即下部边坡加强格构支护强度，上部边坡增加锚杆锚固长度。
2018, 40(5):102-108.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.013
摘要:
依托国网路平―富乐500 kV双回线路工程中嵌岩抗拔桩极限载荷试验，针对其中3根嵌岩扩底抗拔桩，对其桩顶荷载位移关系曲线、桩身轴力及桩身侧摩阻力等特性进行分析。结果表明，对所处岩土层相同、桩长接近的抗拔桩，嵌岩扩底抗拔桩较等截面桩不但能够显著提高极限抗拔荷载，而且能够有效降低桩顶位移。扩大头所处岩层性质对其所能提供的抗拔力影响较大，处于中风化岩层中的扩大头所提供的抗拔力要显著大于位于强风化岩层中的扩大头所提供的抗拔力。对同为扩底型的嵌岩抗拔桩，桩长较短时，扩大头提供的抗拔力占桩体极限抗拔荷载的比例更高，扩大头的扩底作用更显著。对于扩大头位于中风化岩层且扩大头上部等截面段具有一定厚度的黏土层与强风化岩层的抗拔桩，其等截面段与黏土层、强风化岩层接触部分极限侧摩阻力可在规范建议标准值的基础上，根据工程实际适当提高。
依托国网路平―富乐500 kV双回线路工程中嵌岩抗拔桩极限载荷试验，针对其中3根嵌岩扩底抗拔桩，对其桩顶荷载位移关系曲线、桩身轴力及桩身侧摩阻力等特性进行分析。结果表明，对所处岩土层相同、桩长接近的抗拔桩，嵌岩扩底抗拔桩较等截面桩不但能够显著提高极限抗拔荷载，而且能够有效降低桩顶位移。扩大头所处岩层性质对其所能提供的抗拔力影响较大，处于中风化岩层中的扩大头所提供的抗拔力要显著大于位于强风化岩层中的扩大头所提供的抗拔力。对同为扩底型的嵌岩抗拔桩，桩长较短时，扩大头提供的抗拔力占桩体极限抗拔荷载的比例更高，扩大头的扩底作用更显著。对于扩大头位于中风化岩层且扩大头上部等截面段具有一定厚度的黏土层与强风化岩层的抗拔桩，其等截面段与黏土层、强风化岩层接触部分极限侧摩阻力可在规范建议标准值的基础上，根据工程实际适当提高。
2018, 40(5):109-116.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.014
摘要:
为了分析含软弱夹层粘性土坡在强降雨条件下的稳定性，结合某失稳边坡工程现场实际调研资料，基于饱和非饱和渗流与非饱和抗剪强度理论，提出了一种新的含软弱夹层粘性土坡稳定性分析方法，并利用该方法分析了强降雨条件下边坡的渗流特性及安全系数变化规律。分析结果表明：降雨入渗先在边坡软弱夹层内形成暂态饱和区，且当坡顶入渗的雨水未渗流至软弱夹层时，夹层内暂态饱和区中的雨水会沿夹层上表面向着坡顶方向渗流；降雨入渗过程中，边坡基质吸力与铅直有效应力之间存在严格的正相关变化关系；随着降雨历时的增加，塑性区首先在软弱夹层内部贯通，然后向坡顶扩展，边坡安全系数逐渐降低；降雨停止一段时间后，由于坡顶入渗雨水的补给，软弱夹层内局部将仍存在暂态饱和区，此时，塑性区面积会由坡顶向软弱夹层内部减小，再由夹层内部至坡面逐渐缩减，但边坡安全系数并未明显上升；根据数值计算结果可将粘性土坡失稳过程分为夹层软化、夹层挤压、拉伸裂缝、坡顶沉降和断裂滑移等5个阶段。因此，为了降低强降雨对边坡稳定性的影响，在含软弱夹层粘性土坡支护设计时应着重考虑边坡排水系统的合理布设。
为了分析含软弱夹层粘性土坡在强降雨条件下的稳定性，结合某失稳边坡工程现场实际调研资料，基于饱和非饱和渗流与非饱和抗剪强度理论，提出了一种新的含软弱夹层粘性土坡稳定性分析方法，并利用该方法分析了强降雨条件下边坡的渗流特性及安全系数变化规律。分析结果表明：降雨入渗先在边坡软弱夹层内形成暂态饱和区，且当坡顶入渗的雨水未渗流至软弱夹层时，夹层内暂态饱和区中的雨水会沿夹层上表面向着坡顶方向渗流；降雨入渗过程中，边坡基质吸力与铅直有效应力之间存在严格的正相关变化关系；随着降雨历时的增加，塑性区首先在软弱夹层内部贯通，然后向坡顶扩展，边坡安全系数逐渐降低；降雨停止一段时间后，由于坡顶入渗雨水的补给，软弱夹层内局部将仍存在暂态饱和区，此时，塑性区面积会由坡顶向软弱夹层内部减小，再由夹层内部至坡面逐渐缩减，但边坡安全系数并未明显上升；根据数值计算结果可将粘性土坡失稳过程分为夹层软化、夹层挤压、拉伸裂缝、坡顶沉降和断裂滑移等5个阶段。因此，为了降低强降雨对边坡稳定性的影响，在含软弱夹层粘性土坡支护设计时应着重考虑边坡排水系统的合理布设。
15 溶藻菌R1的溶藻特性
2018, 40(5):117-123.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.015
摘要:
以铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）为受试对象，考察了从太湖土著激荡鱼内脏中筛选的溶藻菌R1菌（Lysinibacillus macroides）的溶藻特性，通过chl-a测定、三维荧光技术，采用高温处置、酸碱处置、透析处置手段，HPLC分离技术，考察了溶藻效果、溶藻产物、溶藻机制及溶藻活性物质。结果表明：菌株R1具有较强的溶藻特性，10 d内chl-a含量从205.11 mg/L降至35.61 mg/L，溶藻率达82.64%；采用荧光强度表征溶藻率，10 d溶藻率达89.80%，与chl-a表征的溶藻率82.64%相近；R1溶藻活性物质是细菌分泌的胞外耐高温类物质，为小分子物质（Mr<500 da），具有耐酸性碱性；荧光图谱EMMs结合平行因子PARAFAC模型谱分析显示溶藻过程中色氨酸增加，腐殖酸大量减少；主要溶藻产物为长波类类色氨酸类物质，主要为细胞的胞内物质；推测溶藻活性物质疏水性氨基酸（hydrophbic acid）；通过HPLC分离技术，从R1粗提液中分离出1馏分溶藻活性物质，成分还需要进一步的鉴定。
以铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）为受试对象，考察了从太湖土著激荡鱼内脏中筛选的溶藻菌R1菌（Lysinibacillus macroides）的溶藻特性，通过chl-a测定、三维荧光技术，采用高温处置、酸碱处置、透析处置手段，HPLC分离技术，考察了溶藻效果、溶藻产物、溶藻机制及溶藻活性物质。结果表明：菌株R1具有较强的溶藻特性，10 d内chl-a含量从205.11 mg/L降至35.61 mg/L，溶藻率达82.64%；采用荧光强度表征溶藻率，10 d溶藻率达89.80%，与chl-a表征的溶藻率82.64%相近；R1溶藻活性物质是细菌分泌的胞外耐高温类物质，为小分子物质（Mr<500 da），具有耐酸性碱性；荧光图谱EMMs结合平行因子PARAFAC模型谱分析显示溶藻过程中色氨酸增加，腐殖酸大量减少；主要溶藻产物为长波类类色氨酸类物质，主要为细胞的胞内物质；推测溶藻活性物质疏水性氨基酸（hydrophbic acid）；通过HPLC分离技术，从R1粗提液中分离出1馏分溶藻活性物质，成分还需要进一步的鉴定。
2018, 40(5):124-132.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.016
摘要:
依托现场实验测试，采用二阶正交数值仿真实验，以脱水机房为例，分析了温度、湿度及排风量对地下污水厂H2S和NH3浓度的影响，并提出了一种结合污染水平和排风能耗的综合评价指标。分析结果表明，脱水机房H2S和NH3浓度受温度和排风量交互效应影响显著（p<0.05）。在20℃时脱水机房内H2S和NH3浓度最低，比35℃时污染水平降低2.5倍，综合评价指标计算结果显示，在2.7次换气次数下综合评价指标较小，K值为4.5。对于处理量为10万t/d的污水厂，换气次数低于2.7次脱水机房的恶臭浓度偏高，高于2.7次排风能耗过大，取2.7次换气次数范围最为合理。
依托现场实验测试，采用二阶正交数值仿真实验，以脱水机房为例，分析了温度、湿度及排风量对地下污水厂H2S和NH3浓度的影响，并提出了一种结合污染水平和排风能耗的综合评价指标。分析结果表明，脱水机房H2S和NH3浓度受温度和排风量交互效应影响显著（p<0.05）。在20℃时脱水机房内H2S和NH3浓度最低，比35℃时污染水平降低2.5倍，综合评价指标计算结果显示，在2.7次换气次数下综合评价指标较小，K值为4.5。对于处理量为10万t/d的污水厂，换气次数低于2.7次脱水机房的恶臭浓度偏高，高于2.7次排风能耗过大，取2.7次换气次数范围最为合理。
2018, 40(5):133-140.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.017
摘要:
基于大汶河沿线4个监测点2007—2014年水质资料，分析溶解氧、化学需氧量、氨氮等9项指标的年际变化特征，采用灰色模式识别模型评价大汶河水质状况。通过9个梯级水库2015年丰、平、枯水期水质现场调查，分析氮、磷营养盐时空变化特征，运用加权综合营养状态指数法评价梯级水库营养状态。结果表明：2007—2014年间，受流域内各项减排措施影响，大汶河有机污染得到有效缓解；受拦蓄工程影响，河段内TP明显变优，TN总体变差；灰色综合指数表明，水质状况整体有所好转，且季节波动趋于平稳。因污染程度不同，梯级水库富营养化状态有明显差异，部分库区丰水期和枯水期已分别爆发蓝藻和硅藻水华，不同水期因下泄流量不同等造成流动条件的差异，对库区水质有较大影响，水污染程度、工程拦蓄与运行造成的流动条件差异共同对库区内藻类生长与爆发产生重要影响。
基于大汶河沿线4个监测点2007—2014年水质资料，分析溶解氧、化学需氧量、氨氮等9项指标的年际变化特征，采用灰色模式识别模型评价大汶河水质状况。通过9个梯级水库2015年丰、平、枯水期水质现场调查，分析氮、磷营养盐时空变化特征，运用加权综合营养状态指数法评价梯级水库营养状态。结果表明：2007—2014年间，受流域内各项减排措施影响，大汶河有机污染得到有效缓解；受拦蓄工程影响，河段内TP明显变优，TN总体变差；灰色综合指数表明，水质状况整体有所好转，且季节波动趋于平稳。因污染程度不同，梯级水库富营养化状态有明显差异，部分库区丰水期和枯水期已分别爆发蓝藻和硅藻水华，不同水期因下泄流量不同等造成流动条件的差异，对库区水质有较大影响，水污染程度、工程拦蓄与运行造成的流动条件差异共同对库区内藻类生长与爆发产生重要影响。
2018, 40(5):141-146.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.018
摘要:
为检测溶藻、藻毒素降解双效工程菌Y1溶藻产物的生物毒性，采用发光细菌测定急性毒性，利用USEPA推荐模型对水源水进行健康风险评估。结果表明，Y1溶藻菌液能有效地抑制铜绿微囊藻的生长，并对发光细菌具有轻微的毒性。当叶绿素a浓度为34.92 mg/m3时，增加投加量会使藻液毒性加强；当叶绿素a浓度大于46.56 mg/m3时，加菌后藻液毒性明显降低。水源水中MC-LR的非致癌风险值为2.89~4.87，通过BAF处理后能减少到1.3，而加Y1菌强化后得到的0.6达到了健康风险评估安全标准。UV254与致突变强度的预测模型表明经过处理的水中有机物无致突变性，说明Y1应用于水源水无生物毒性和致突变风险。
为检测溶藻、藻毒素降解双效工程菌Y1溶藻产物的生物毒性，采用发光细菌测定急性毒性，利用USEPA推荐模型对水源水进行健康风险评估。结果表明，Y1溶藻菌液能有效地抑制铜绿微囊藻的生长，并对发光细菌具有轻微的毒性。当叶绿素a浓度为34.92 mg/m3时，增加投加量会使藻液毒性加强；当叶绿素a浓度大于46.56 mg/m3时，加菌后藻液毒性明显降低。水源水中MC-LR的非致癌风险值为2.89~4.87，通过BAF处理后能减少到1.3，而加Y1菌强化后得到的0.6达到了健康风险评估安全标准。UV254与致突变强度的预测模型表明经过处理的水中有机物无致突变性，说明Y1应用于水源水无生物毒性和致突变风险。
2018, 40(5):147-154.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2018.05.019
摘要:
针对饮用水源水中有机物、藻类及氮污染的问题，采用曝气生物滤池（BAF）处理微污染水源水，考察了不同水力负荷下BAF反应器对氨氮、总氮、总磷、高锰酸盐指数（CODMn）、叶绿素a、MC-LR、UV254的去除效果。结果表明，当水力负荷为0.07 m3/（m2·h）时，BAF上述污染物的平均去除率分别为74.71%、46.55%、81.8%、52.16%、67.99%、79.2%、34.8%，氨氮、总磷、高锰酸盐指数（CODMn）最低出水浓度均达到了《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅱ类水质要求。微生物镜检和高通量测序（454）分析表明，对于低碳源的微污染水源水，BAF滤料表面生物膜中的微生物群落极为丰富，运行初期（前2周）有6大门类17大种属，后期（3~4周后）增加到14大门类43大种属，还有线虫、草履虫、水蚤等原生动物；优势菌属有Sphaerotilus（球衣菌属，2.41%~24.58%）、Aeromonas（气单胞属，4.16%~12.59%）、Cloacibacterium（黄杆菌属，1.85%~12.39%）、Aquabacterium（水杆菌属，1.53%~6.76%）、Hydrogenophaga（噬氢菌属，1.12%~5.9%）、Methyloversatilis（0.53%~1.52%）、Rhodobacter（红杆菌属，0.09%~1.39%）等。BAF对微污染水源水中的有机物及含氮污染物的降解以微生物降解为主，此外，还有沸石滤料的物理过滤、吸附和离子交换作用，表现出对氮、磷、藻类（叶绿素a）等污染物较高的同步去除率。
针对饮用水源水中有机物、藻类及氮污染的问题，采用曝气生物滤池（BAF）处理微污染水源水，考察了不同水力负荷下BAF反应器对氨氮、总氮、总磷、高锰酸盐指数（CODMn）、叶绿素a、MC-LR、UV254的去除效果。结果表明，当水力负荷为0.07 m3/（m2·h）时，BAF上述污染物的平均去除率分别为74.71%、46.55%、81.8%、52.16%、67.99%、79.2%、34.8%，氨氮、总磷、高锰酸盐指数（CODMn）最低出水浓度均达到了《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅱ类水质要求。微生物镜检和高通量测序（454）分析表明，对于低碳源的微污染水源水，BAF滤料表面生物膜中的微生物群落极为丰富，运行初期（前2周）有6大门类17大种属，后期（3~4周后）增加到14大门类43大种属，还有线虫、草履虫、水蚤等原生动物；优势菌属有Sphaerotilus（球衣菌属，2.41%~24.58%）、Aeromonas（气单胞属，4.16%~12.59%）、Cloacibacterium（黄杆菌属，1.85%~12.39%）、Aquabacterium（水杆菌属，1.53%~6.76%）、Hydrogenophaga（噬氢菌属，1.12%~5.9%）、Methyloversatilis（0.53%~1.52%）、Rhodobacter（红杆菌属，0.09%~1.39%）等。BAF对微污染水源水中的有机物及含氮污染物的降解以微生物降解为主，此外，还有沸石滤料的物理过滤、吸附和离子交换作用，表现出对氮、磷、藻类（叶绿素a）等污染物较高的同步去除率。
