摘要：长沙田汉大剧院地下空间商业项目一期基坑工程位于地铁1号线某区段正上方,坑底距隧道顶的最小距离约为6.2m。基坑坑底位于圆砾层中,地下水较丰富,考虑到降水对周边环境的影响,基坑工程采用封闭式止水帷幕并设置抗浮锚索。基坑开挖、降水引起的土体卸荷、地下水渗流,以及施工的抗浮锚索,共同影响坑底土体回弹,从而对下卧地铁隧道产生影响,如何分析与计算其影响成为该项工程的重点和难点。为此先通过两种常用的回弹变形估算方法计算坑底回弹量和隧道隆起位移;然后利用MIDAS GTS有限元软件建立三维数值分析模型,分别进行3种工况的模拟,包括不考虑地下水渗流影响并不采用抗浮锚索工况,考虑应力渗流耦合但不采用抗浮锚索工况,考虑应力渗流耦合并采用抗浮锚索工况。对比分析表明:帷幕渗透率较低时,考虑应力渗流耦合与不考虑渗流影响的坑底回弹和隧道隆起位移模拟结果基本一致;规范推荐估算方法在合理修正其卸荷应力,并确定合理的卸荷影响深度后,其计算结果与数值模拟结果相近。所得成果可为优化设计和施工提供有益的参考,并为类似工程提供借鉴。

摘要：广域电磁法(WFEM)提出了一种适用于全域公式计算的视电阻率,从根本上突破了"远区"理论的束缚,有效扩展了人工源电磁法的观测范围和探测深度,提高了野外数据的观测精度和效率。考虑到地下介质是三维的,从基于库仑规范的矢量位和标量位角度出发研究了广域电磁法三维有限元数值模拟方法。该方法克服了直接根据麦克斯韦方程组求取电磁场分布时出现的"伪解现象"和模型边界不连续的问题,避免了较为复杂的棱边有限元正演模拟。其中背景场使用准解析法求解,二次场使用有限元法求解,克服了局部激发场源的奇异性问题。在模型算例中,利用均匀介质解析解验证了方法的正确性和较高的计算精度;在此基础上,设计棱柱体模型,利用提出的正演算法对比分析了广域电磁法与可控源音频大地电磁法(CSAMT)对典型三维目标体的探测能力,结果表明在相同的条件下,广域电磁法能够更准确地反映地下目标体信息,且具有更高的分辨能力。

摘要：针对任意密度分布的二度体重力异常的计算,提出了一种空间-波数混合域二度体重力异常正演方法。该方法将二度体引力位满足的偏微分方程通过一维傅里叶变换,转化为不同波数相互独立的常微分方程,并采用基于二次插值的一维有限单元法求解该常微分方程。该方法充分利用了傅里叶变换的高效性和垂向网格剖分的灵活性,实现了二度体重力异常的高效、高精度数值模拟。采用截面为矩形的常密度和变密度的二度体模型,对所提算法的计算精度和速度进行检验,结果表明,与传统的二度体正演方法相比,算法在保证计算精度的同时,提高了计算效率。

摘要：为了实现铬污染盾构渣土的资源化利用,解决单一水泥固化材料用量大、排放量高以及固化效果不理想等问题,研制水泥基有机-无机复合固化剂固化铬污染盾构渣土。以14 d养护龄期固化土无侧限抗压强度和浸出毒性为评判指标,通过设计“五因素四水平”正交试验确定复合固化剂最佳配比;采用极差分析法对各影响因素进行主效应分析,并结合XRD和SEM试验探究复合有机-无机固化剂的作用机理。研究结果表明:无侧限抗压强度和浸出毒性评判指标的最优解均为11%(质量分数,下同)水泥、5.50%生石灰、0.25%聚丙烯酰胺、1.10%硅酸钠和0.05%海藻酸钠;14 d养护龄期的试验13(A4B1C4D4E1)固化土无侧限抗压强度达1217.58 kPa,重金属铬浸出质量浓度为2.4 mg/L,满足相关规范要求;水泥、海藻酸钠和硅酸钠为固化土无侧限抗压强度评判指标的主要影响因素,水泥、海藻酸钠和生石灰为浸出毒性评判指标的主要影响因素;固化土无侧限抗压强度与重金属铬浸出质量浓度密切相关,具体表现为固化土无侧限抗压强度越大,重金属铬的稳定化效果越明显;大量的自由水被消耗、pH升高、新矿物的生成、土体微观结构改变及土颗粒间胶结作用增强是盾构渣土性能提高的主要原因;当固化土强度增大时,重金属铬的物理封闭作用增强;此外,发生水化反应形成的较高pH也促进三价铬生成难溶于水的氢氧化物沉淀,从而降低固化土重金属铬浸出毒性。

摘要：PDC钻头已成为油气勘探领域的首选钻头类型,日益提升的PDC钻头性能要求特别是钻进效率要求给钻头制造带来较大挑战。钻头工作面结构改进是PDC钻头实现高效破岩的关键,但这给PDC钻头制造带来难题。3D打印技术是一种新型的快速成形技术,具有制造任意复杂形状结构、个性化定制和创意设计的优点,将3D打印工艺应用于PDC及其钻头的生产是未来发展的必然趋势。本文中介绍了目前用于制备PDC及其钻头的3D打印技术的基本原理,包括光固化成形技术(SLA)、熔融沉积技术(FDM)、激光选区烧结(SLS)、激光选区熔化技术(SLM)和喷墨粘粉式(3DP)等;总结了现有3D打印技术在PDC及其钻头制造方面的研究进展,并对未来3D打印PDC钻头的发展进行了展望。

摘要：沉积地层普遍具有VTI(具有垂直对称轴的横向各向同性)特征,然而在水平地应力的影响下,沉积地层中的裂缝往往会产生各向异性闭合,进而导致水平地应力作用下VTI介质呈现出明显的正交各向异性特征,并影响地震波的传播特征.已有研究重点关注各向同性背景介质在应力作用下引起的弹性波速度各向异性,而未考虑VTI背景介质对于水平地应力诱导各向异性和地震波传播响应特征的影响.针对上述问题,本文首先通过非线性声弹理论建立了水平地应力作用下VTI介质的有效弹性刚度张量,再分别通过波动方程和散射理论建立了水平地应力作用下VTI介质的精确与线性化近似的地震纵波反射系数方程,最后对比分析不同类型弹性反射界面处水平地应力诱导的正交各向异性地震响应特征.结果表明,线性化近似的地震反射响应特征在低于10MPa的小应力条件下与精确方程拟合良好,且诱导产生的方位相关正交各向异性能够准确表征VTI介质在水平地应力作用下的地震响应特征.本文的研究结果也为地应力的地震预测提供了一种新的理论方法和思路.

摘要：泥质板岩是典型的一类软岩,在长沙地区较为常见,其岩性特征及地层特点是造成某些工程变形、产生安全隐患的主要原因。以长沙市岳麓区某泥质板岩基坑工程为例,阐述了泥质板岩基坑的地层岩性特征,对原桩锚支护方案进行了优化设计,并对基坑最危险剖面进行了变形判定分析。基坑边坡的监测数据表明:基坑支护方案优化后,整体形变量满足设计要求。

摘要：尾矿作为矿山开采过程中不可避免的固体废弃物,其渗透(淋滤)特性是诱发环境污染的关键因素之一。以某铜矿山尾矿为例,采用自主设计的渗透(淋滤)装置,探讨了化学因素作用下不同干密度尾矿砂的渗透及淋滤特性,揭示了不同pH溶液环境下尾矿砂的渗透系数变化规律;针对尾矿淋滤对环境的污染现象,采用Visual MODFLOW数值软件,模拟了Cu^(2+)在尾矿库内的迁移规律;并基于工程屏障阻滞理念,建立了污染物迁移模型,探讨了重金属污染的防治效果。结果表明:(1)随着溶液pH值降低,尾矿渗透系数逐渐增大,最大可增至1~2个数量级;(2)在盐溶液环境下,随着NaCl浓度升高,尾矿渗透系数先缓慢增加再逐渐降低;(3)工程屏障能够长期且有效阻滞污染源,可作为矿山环境污染防治及修复的重要手段。基于上述分析结果,提出了尾矿库重金属污染防治的工程措施,为相关工程实践提供借鉴。

摘要：调查与分析焦化遗留场地的土壤复合污染特征是土地安全再利用的基础.以某焦化场地为例,采集0—5 m深度范围内的土壤样品,测定其中的重金属与PAHs含量,并运用反距离插值法分析场地重金属与PAHs的污染特征,采用内梅罗综合污染指数法评估焦化场地重金属的污染程度,质量基准法评价PAHs的生态风险.结果表明:污染物分布的空间差异性明显,重金属与高环PAHs集中分布在0—1 m表层土壤,低环PAHs在杂填土与粉质粘土交界处呈现富集状态;重金属与PAHs的来源不同,但经迁移后在场地煤库、鼓冷车间及制冷站等区域共存形成复合污染;内梅罗综合污染指数评价表明,场地内气柜、煤库/煤棚、制冷站区域为中度—重度污染,质量基准法表明气柜、鼓冷车间、洗苯脱苯车间及煤库/煤棚处于中—高生态风险.本研究结果能够为焦化场地的后续土壤修复工程及生产工艺优化提供参考.

摘要：在电磁法节点有限元正演模拟中,需要对主场的有限元解进行数值微分求取辅助场,或者求解位的有限元解,从而得到电磁场分量。针对传统的后处理方法精度较低的问题,引入一种超收敛单元片梯度值恢复(SPR)技术,应用于可控源电磁法节点有限元正演的后处理。首先,基于可控源电磁法的电场二次场双旋度方程,采用结构化的六面体网格和节点伽辽金有限元法求解电场(主场)分量;然后,根据节点有限元法的超收敛性质,以围绕某一节点的所有的单元组成单元片,在单元片上以高斯点作为采样点对电场梯度值进行最小二乘曲面拟合,恢复单元片上节点的电场梯度值;最后,计算高精度磁场,进而获得高精度的视电阻率和相位响应。模型算例分析表明,与常规的单元形函数微分(SFD)法、拉格朗日插值(LI)法和移动最小二乘(MLSI)法相比,超收敛单元片梯度值恢复后处理技术能在极小幅度地增加内存和计算时间的情况下,非常显著地提高磁场分量的精度并且保持良好的稳定性。