真空预压-辐射式电渗处理河道淤泥的脱水与重金属去除机制研究
研究提出真空预压-辐射式电渗技术,基于库仑定律建立重金属迁移模型,并通过自主研发的模型装置开展四组对比试验。结果显示,电渗开启48 h内,三种辐射式电极方案比传统真空预压-电渗排水量提升3.09%~6.93%,最终沉降量提高3.26%~7.07%,十字板剪切强度最高提升21.38%,重金属Cu去除效果提升8.15%~21.66%。
推荐理由:对比辐射式与竖向电极电渗的模型试验,给出排水量、沉降与Cu去除率的量化提升幅度。
研究提出真空预压-辐射式电渗技术,基于库仑定律建立重金属迁移模型,并通过自主研发的模型装置开展四组对比试验。结果显示,电渗开启48 h内,三种辐射式电极方案比传统真空预压-电渗排水量提升3.09%~6.93%,最终沉降量提高3.26%~7.07%,十字板剪切强度最高提升21.38%,重金属Cu去除效果提升8.15%~21.66%。
推荐理由:对比辐射式与竖向电极电渗的模型试验,给出排水量、沉降与Cu去除率的量化提升幅度。
研究通过自主研发的高精度水压控制-可视化模型试验系统,分析水压对间断级配砂层中盾构隧道渗流侵蚀的影响。低水压出现“地层空洞-局部潜蚀”模式,高水压加速形成“地表塌陷-集中潜蚀”模式,并驱动流动区(贯入阻力衰减54%)、粗颗粒区(衰减69%)、空洞区三级强度退化带;侵蚀经历“潜蚀-涌砂-阻塞”三阶段,渗漏孔间歇性阻塞可使隧道表面压力较侵蚀前高35%,影响范围从顶部渗漏孔向拱腰、拱底扩展。
推荐理由:模型试验揭示水压如何控制盾构隧道接缝漏损的侵蚀模式与三级强度退化带,可供接缝渗漏防控参考。
研究以黄原胶为改性剂,用湿法喷洒和干法混拌两种工艺改性污染地块原有粉质黏土覆盖层,并对比改性压实土、改性土-膨润土防水毯复合层、未改性土-土工膜复合层与未改性压实土四种阻隔构型。
推荐理由:研究给出黄原胶改性粉质黏土的气体渗透率与扩散系数实测区间,可供污染地块覆盖屏障选型参考。
研究依据洞库设计标准,将每条储油洞室每百米补水量小于12.5 m³·d⁻¹的区域定义为低渗透区,大于或等于该值的定义为高渗透区,并对两区水幕补水量与孔隙水压进行现场监测。
推荐理由:现场监测揭示水幕补水量与孔隙水压在不同渗透区的反向联动,为水幕孔间距优化提供依据。
研究按“突水体(水源)+贮水目标层”组合关系,将矿井水贮存的工程-水文地质结构分类:水源含地表水、煤层顶板水、煤层底板水、矿井突水及其他5类,贮水目标层含松散介质、砂岩、岩溶、烧变岩、离层、老空贮水空间6种。
推荐理由:按突水体与贮水目标层组合划分矿井水贮存结构类型,并给出各类型的适用矿区深度与贮存介质。
研究提出一种基于全方位结构面解析算法的无缆式钻孔电视设备,可直接连接钻杆推送至水平钻孔设计孔深,并对任意方位钻孔中的结构面进行解析。该设备应用于某隧道超前预报,查明掌子面前方8处辉绿岩侵入带(宽度0.73 m至13.8 m)及5处节理裂隙密集带,判定突涌水构造为侵入接触型。
推荐理由:无缆钻孔电视解决了水平钻孔推送与任意方位结构面解算难题,其超前预报流程可供隧道突涌水勘察借鉴。
研究以赵楼煤矿西部露头薄基岩区为对象,构建6种不连续不等厚底黏和1种连续不等厚底黏模型,用三维数值模拟分析底黏对山西组3号煤层覆岩破坏的控制作用。结果显示,只要存在一定厚度底黏,垮落带最大高度、最大竖直应力及最大竖直位移均显著降低,并在底黏厚度8 m处出现拐点。作者指出,一定厚度底黏能扩散采动应力集中、耗散变形能,从而抑制垮落带发育,无底黏时溃水溃砂风险显著增加。
推荐理由:通过7种概化模型的数值模拟,量化了底黏厚度对垮落带高度的抑制规律及8 m拐点,可供薄基岩区开采设计参考。
研究将地下深部钻孔原位动水溶蚀试验与室内1 mL·min-1动水溶蚀试验相结合,首次获得原位环境下白垩系灌口组(K2g)石膏岩溶蚀速率值。原位试验中15 m、25 m处试件溶蚀强烈,30 d质量损失率超73%,年溶蚀速率近90 mm·a-1,35 m处速率仅为上部的1/4;25 m处地下水SO4 2-、Ca2+浓度是15 m、35 m处的1.5倍以上。
推荐理由:研究把钻孔原位动水溶蚀与室内试验对照,给出原位环境下石膏岩溶蚀速率与强度劣化路径,可供地下工程遇石膏地层时评估风险参考。
针对齐家庄隧道邻近古树区,采用FLAC3D建立渗流-应力耦合模型并将古柏树根系简化为根-土复合锚固单元,分析施工期渗流场变化与根系变形破坏特征。结果表明排水引起的地下水位下降对地表古树有一定影响,开挖扰动诱发的根系损伤较小,拉应力是根系单元受损的控制因素。注浆圈对抑制施工期涌水量作用明显,但防渗性能受注浆工艺影响。
绍兴地铁2号线称山南路站深基坑自动化监测数据表明,ARIMA 模型对地下水位的一步预测误差小于2 cm。研究采用 Vue 和 ECharts 构建实时交互可视化平台,可实时展示水位变化并支持数据交互查询,缓解传统水位监测的滞后性问题。
以西安某地铁车站竖井工程为背景,结合现场监测与数值模拟分析了饱和软黄土深基坑降水开挖的地表沉降历时规律。地表沉降历时曲线可划分为卸荷隆起、降水固结沉降、变形稳定及水位回升回弹4个阶段,降水施工期是沉降发展的主要阶段。参数分析表明地表沉降随土体渗透系数增大而增大、随地下水埋深增大而减小,单次开挖深度建议控制在1-4m左右,并推荐采用I20a及0-8m布设间距。
北京某综合交通枢纽基坑监测显示,早期开挖立柱隆起量平均60mm、局部超过90mm,远超同深度普通基坑。正交模拟试验表明开挖深度和地下水是立柱隆起的关键影响因素,现场记录显示7月大体积土方快速开挖的强烈卸荷效应是早期异常隆起主因,超常规降雨引起的地下水位往复上升也影响坑底回弹。降低开挖速度并及时降水可有效减少开挖回弹变形。
推荐理由:依托北京综合交通枢纽基坑监测数据,给出立柱隆起量级与开挖速度、降水的关系,可供同类深基坑回弹控制参考。
研究以电石渣、赤泥、高炉矿渣和硅灰制备CG、CGS、RCG、RCGS四种全固废地聚物隔离墙材料,养护7 d后无侧限抗压强度与渗透系数均满足水泥基隔离墙防渗设计要求,其中CG体系经10级干湿循环后仍满足要求。
推荐理由:四种全固废地聚物隔离墙材料的干湿循环试验,给出中-大孔占比≤5%这一防渗劣化判据,可供隔离墙配比设计参考。
中南大学等采用宏细观相结合的方法,研究动载作用对砂卵石渗流侵蚀特性的影响规律。
针对煤矿酸性废水循环作用下的灰岩,开展断裂行为试验并揭示其微观机制。研究由贵州大学、贵州省煤矿设计研究院与四川大学联合完成,聚焦酸性废水循环对灰岩断裂特性的影响。
重庆大学与武汉大学团队开展粗糙裂隙渗流–溶蚀可视化试验,观测裂隙溶蚀模式及其转变过程。研究基于可视化试验揭示粗糙裂隙中渗流与溶蚀的耦合作用,并归纳溶蚀模式类型。成果可为岩体裂隙渗流–溶蚀演化分析提供试验依据。
针对饱和–非饱和渗流问题,提出一种改进的可微分有限元方法,集成时间步进、并行计算与反演策略。该方法将时间步进、并行与反演策略统一于可微分有限元框架,用于饱和–非饱和渗流分析。成果发表于 Computers and Geotechnics 第 203 卷第 1 部分。
针对成层非饱和—饱和多孔弹性场地,研究了地下水位变化对地下结构地震响应的影响。分析考虑了非饱和层与饱和层的成层分布,并对比了不同地下水位条件下的地震反应特征。
针对堤基管涌(backward erosion piping)演化,提出固定网格有限元框架,引入各向异性抗力与伪孔隙率过渡处理管涌通道的形成与扩展。该方法在固定网格下模拟管涌发展过程,避免网格重划分,可用于堤防管涌风险评估。
针对砂-粉土混合物,研究了组构各向异性与排水方向对土水保持特性的交互影响。作者为 Nazanin Mahboobi Motlagh、Arman Khoshghalb、Nasser Khalili 与 Peyman Mostaghimi,成果刊于 Computers and Geotechnics 第 203 卷第 1 部分。
针对真空预压处理地基,提出一种以沉降信息为约束、边界自适应的超孔压预测方法。该方法利用实测沉降反演调整计算边界,实现真空预压过程中超静孔压的动态预测。研究由 Mincai Jia 等完成,刊于 Computers and Geotechnics 第 203 卷第 1 部分。
针对裂隙面开度在热-水-化学耦合作用下的演化过程,采用解析与数值方法进行了分析。研究聚焦温度、渗流与化学反应共同作用下裂隙开度的变化机制,成果发表于 International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 第 208 卷。
发表于 Engineering Geology 第 373 卷的研究以白鹤滩水电站为案例,提出融合水文地质机制与数据驱动建模的集中渗流通道识别方法。作者为 Guan Rong、Huqi Zhang、Maiyong Jiang、Qinyan Qiu、Shilong Chen,论文于 2026 年 11 月 9 日出版。
推荐理由:以白鹤滩水电站为案例,把水文地质机制与数据驱动建模结合识别集中渗流通道,可供渗控分析参考。
针对均匀填充倾斜裂隙,建立了段塞试验确定渗透系数的理论模型并给出实验证据。模型考虑裂隙倾角与填充物对段塞试验响应的影响,用于由试验数据反算渗透系数。
发表于 Engineering Geology 第 373 卷的研究由 Fujiang Wang 等完成,探讨降雨与地下水双重水力驱动下平原区浅层土体破坏的差异过程及内在机制。材料仅提供摘要信息,未给出具体案例、监测数据或计算结论。
推荐理由:研究区分降雨与地下水两种水力驱动下平原区浅层土体破坏的不同过程,为同类地区灾害成因判别提供依据。
针对中国西南地区茅口组灰岩,研究通过微观表征与KDI模型揭示其垂向岩溶分带特征及其对煤层底板突水的控制作用。
针对入渗条件下裂缝对邻近土体水-力学响应的影响开展量化研究,成果发表于 Engineering Geology 第 373 卷,作者为 Xin-Wei Zhai、Chao-Sheng Tang 等。研究聚焦裂缝存在时邻近土体的水力与力学响应变化,为含裂缝土体入渗分析提供定量依据。
针对岩溶地层下采矿覆岩破坏与含水层扰动问题,提出知识引导神经算子预测方法。该方法用于预测采动覆岩破坏及含水层扰动响应。
发表于 Engineering Geology 第 373 卷的研究通过水槽试验与数值模拟,分析毛细屏障引起的上层滞水与浅层边坡位移之间的关系。作者为 Junfeng Tang、Zhuxiang Ma、Jinping Mi、Maoshan Li、Junkai Xu、Aoyang Jiang、Taro Uchimura、Dong Huang,出版日期为 2026 年 11 月 9 日。
推荐理由:通过水槽试验与数值模拟揭示毛细屏障形成的上层滞水如何触发浅层边坡位移,为降雨型滑坡判据提供依据。
发表于 Engineering Geology 第 373 卷的研究表明,渗流驱动的结构重组是通道化颗粒土水力-力学演化的控制因素。作者 Yating Tang、Changdong Li、Jie Tan、Wenqiang Chen 与 Kurosch Thuro 通过试验揭示了渗流作用下颗粒土内部结构的重组过程及其对水力-力学响应的主导作用。
针对波兰南部Orzepowice堤坝,采用重复近地表多方法地球物理探测评估渗水状况。相关成果发表于 Engineering Geology 第373卷,由 Eslam Roshdy 等完成。
研究将电阻率层析成像(ERT)导出的指标与集成机器学习结合,用于预测土堤中的地下水位埋深。该方法以 ERT 衍生指标作为输入特征,通过集成学习模型建立预测关系。成果为土堤水位埋深评估提供了一种地球物理与机器学习耦合的途径。
韩国 KURT 地下研究隧道深部结晶岩脆性构造研究表明,构造的空间分布与连通性控制深部地下水流动路径,对地质处置库安全评价具直接意义。研究由 Ji-Min Choi 等完成,成果发表于 Engineering Geology 第 374 卷。
研究提出一种评估开环热泵系统地热含水层潜力(GAP)的新方法,成果发表于 Engineering Geology 第 374 卷,作者为 Glenda Taddia、Alessandro Berta、Martina Gizzi、Federico Vagnon 与 Stefano Lo Russo。该方法面向开环热泵系统,用于评价地热含水层的可利用潜力。
发表于 Engineering Geology 第 374 卷的研究由 Xiaoying Chen、Jidong Zhao、Jidu Yu 完成,探讨快速水力加载过程中孔隙气压力对边坡早期失稳的控制作用,并提出入渗悖论这一现象。目前仅见摘要,具体试验条件与计算结论尚未公开。
推荐理由:研究把孔隙气压力纳入快速水力加载下的边坡早期失稳判据,为降雨入渗型滑坡分析提供了一条可对照的机理线索。
基于分层水–土流失的定量识别,揭示了钻孔诱发地层沉降的特征与机制。研究由 Yaohui Wang 等开展,成果发表于 Engineering Geology 第 374 卷。
采用多相CFD-DEM方法模拟非饱和土石坝的渗流破坏,并纳入液桥毛细效应。研究由Rui Wang、Xuefeng Li、Chuqing Liu完成,成果发表于Engineering Geology第374卷。
针对软盐渍黏土沉积物的电渗脱水,建立了二维电–水–化学耦合模型,用以刻画水–电–化学过程对脱水效果的控制作用。模型由Qianli Zheng、An Deng与Mark Jaksa完成,刊于Engineering Geology第374卷。
研究以14项多部门社会经济驱动变量构建14-7-1拓扑的MLP人工神经网络,对安纳巴沿海平原21个市镇的地下水开采量(WAB)建模,训练、验证与测试阶段相关系数均达0.999以上。针对小样本(N=21)导致的过拟合风险,采用自动早停机制与留一交叉验证评估泛化能力。
针对济南百泉岩溶泉域,研究耦合水化学分析、熵权水质指数(EWQI)、Monte Carlo 健康风险评估、MODFLOW–MT3DMS 溶质运移模拟与多元聚类,识别水化学特征与硝酸盐风险热点。