2017年, 第34卷, 第4期　
刊出日期：2017-04-01

  

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  长江科学院院报. 2017, 34(4): 0-0.

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江湖泥沙与治理
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  一种水库导流排沙新方案的模型试验研究

  康 锋,申增云,陶春洁

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 1-4. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160081

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  我国水库泥沙淤积十分严重,水利工作者在水库排沙研究方面取得了许多骄人的成绩,但在小流量排沙方面研究较少。采用水工动床模型试验,通过对不同流量导流排沙效果的分析,证明小流量采用导流排沙方案的优势,为水库发生小流量时进行排沙提供了新思路,也为水库排沙提供了新方案。通过是否设导流墙的排沙试验分析,证明导流排沙及其它流量排沙时水深对冲沙的影响,并提出最佳冲刷时水深应<1 m;同时,通过对不同排沙流量的对比,提出了当发生不同流量时采用不同的排沙手段,可以达到最优的排沙效果。该模型试验研究成果为今后水库综合运用排沙方案提供了新思路,也为类似工程的实施提供了技术参考。
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  水压力对黏性原状土起动流速影响的试验研究

  范力阳,陈国平,马洪蛟,李庆银

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 5-8. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160124

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  为探究水压力对黏性原状土起动的影响,在一套能模拟不同大小的水压力的封闭管道试验系统中进行了黏性原状土起动试验。结果表明当水柱高度从35 cm提高到435 cm时,黏性原状土的起动摩阻流速是0.35 m水柱高度下流速的2.52~3.06倍;黏性原状土的起动流速随着水压力的增大而增大;水柱高度、原状土的粒径级配以及原状土的密实度是起动摩阻流速的主要影响因素。该试验成果可为黏性原状土起动流速的进一步研究提供参考。
水资源与环境
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  基于WEI+的流域水资源短缺分析

  范琳琳,王红瑞,刘凤丽,来文立,洪思扬

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 9-14. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160023

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  为了分析我国各流域的水资源短缺现状,引入欧盟开发改进的水资源开发利用系数(Water Exploitation Index Plus,简称WEI+),以全国10个水资源一级区作为研究对象,计算2003—2012年各水资源一级区的水资源短缺情况。结果表明①WEI+指数最小的是西南诸河区,其均值为1.9%;WEI+指数最大的是海河区,其均值为130%;且南方4区的WEI+指数均小于北方6区,说明我国北方比南方面临更为严重的水资源短缺问题。②南方4区的WEI+指数在2003—2012年间波动不大,而北方6区的WEI+指数波动剧烈;大部分地区的WEI+指数均呈现出下降趋势,这说明区域的水资源短缺情况有所缓解。③WEI+指数与流域水利水电开发利用程度在空间上的分布规律基本类似,这说明WEI+指数能够有效反映区域的水资源短缺情况。

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  奎河两岸污灌区浅层地下水氮污染特征及同位素示踪分析

  王锦国,李 群,王碧莹,章 颖

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 15-19. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160120

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  地下水中氮污染主要包括铵态氮和硝态氮,特别是当铵(NH₄⁺)作为地下水的主要污染物时,由于其在含水层中迁移规律复杂,且难以去除,成为研究该问题的难点。在奎河徐州段两岸通过钻孔对浅层地下水进行取样测试分析,研究区浅层地下水中氮的存在形式主要为NH₄⁺,其次为NO₃^-。通过对δ¹⁵N-NH₄⁺同位素分析可知,地下水中约27.3%的NH₄⁺来源于化肥,约72.7%NH₄⁺来自于动物粪便、生活污水等高δ¹⁵N值的污染源;对δ¹⁵N-NO₃^-同位素分析可知,地下水中约有15.2%的NO₃^-来源于化肥和土壤有机氮,63.6%的NO₃^-来源于动物粪便和污水;约21.2%的地下水样本中δ¹⁵N-NO₃^-值超出了污染源的同位素值,可能产生了反硝化作用。
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  微纳米气泡藻水分离试验研究

  王 建,胡淑恒,卓胜君,汪家权

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 20-23. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160061

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  采用微纳米气泡混凝气浮处理合肥塘西河藻水分离港新鲜藻水和陈藻水,考察混凝剂、停留时间等因素对微纳米气泡气浮藻水分离的影响。通过与分离港实际运行的加压溶气气浮法比较,研究最佳处理效果的试验参数,以期获得最佳的工艺条件。结果表明新鲜藻水和陈藻水使用混凝剂PAC的最佳用量分别为24,36 g/m³,气浮池最佳停留时间分别为30,40 min,对应的处理效果最好;新鲜藻水总磷(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)、悬浮物(SS)去除率分别达到96.50%,53.10%,85.70%,99.00%,陈藻水TP,TN,COD,SS去除率可分别达到98.40%,62.40%,65.60%,99.80%。微纳米气泡法处理效果优于加压溶气气浮法。
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  天然沸石对地下水中铁锰的吸附性能研究

  唐朝春,段先月,叶 鑫,陈惠民,钟 律

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 24-27. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160112

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  地下水常含有铁锰,吸附法除铁除锰简单实用。采用天然沸石对地下水中铁锰进行吸附试验研究。试验结果表明天然沸石对铁锰的吸附符合弗劳德利希吸附等温式,去除率随着沸石投加量的增大而逐渐提高;原溶液浓度越高,铁、锰的吸附量则越大;原溶液浓度不同时,铁的去除率随原溶液浓度增加而逐渐下降;锰的去除率在溶液浓度>5 mg/L时呈现下降趋势;铁和锰的最佳吸附时间分别为30 min和20 min,铁锰吸附时间大于相应最佳吸附时间时,则两者吸附量都会下降。为期70 d的试验表明,天然沸石除锰效果不好,出水水质最低含锰量超过0.1 mg/L,出水水质基本都没达到国家标准(≤0.1 mg/L),而除铁的出水水质基本都在国家饮用水卫生标准值0.3 mg/L以内,最低值接近0.0 mg/L,其整体除铁效果要好于除锰。
水土保持与生态建设
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  修建防渗渠道对柴达木盆地戈壁区河流生态系统的影响

  李少华,王学全,崔向慧,高 琪

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 28-32. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160012

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  为摸清修建防渗渠道对戈壁区河流生态系统的影响,以期能为柴达木盆地农业绿洲制定可持续发展的政策提供依据,在社会经济调查的基础上,以大格勒流域为研究对象,通过野外取样和室内化验,对比分析了修建防渗渠道前后的地表河流水质、河岸植被及土壤理化性状。研究结果表明①修建防渗渠道对河流水质具有净化作用,但效果不显著(P>0.05);②修建防渗渠道不利于戈壁区沿河植被繁殖生长,流域内植被平均盖度降低4.5%,生物量减少330.2 kg/hm²,死亡率增加6.5%;河岸土壤质地呈现退化趋势(P<0.05),其中砂粒含量增加8.68%,有机质减少0.53 g/kg。基于以上研究成果,建议在河流出山口处修建生态闸,洪水期引洪灌溉河岸植被;布设生态水利工程,以实现流域生态环境与绿洲社会经济的可持续发展。
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  屋顶绿化基质雨水滞蓄效果影响因素研究

  张 华, 袁 密, 刘 栓, 申 科

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 33-37. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160861

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  绿化屋顶基质层吸水饱和时的蓄水含量定义为最大含水量,最大含水量是绿化屋顶雨水滞蓄效果的重要评价指标。选择陶粒、草炭、煤渣等按不同组合不同配比设计6组基质配制方案,通过人工模拟降雨试验,探究了不同基质厚度、降雨强度及基质类型对屋顶绿化基质雨水滞蓄效果的影响。结果表明对于同种屋顶绿化基质层,厚度、降雨强度不影响其最大含水量,但厚度越大,蓄水总量越大,延迟产流时间越长,而降雨强度越大,延迟产流时间越短;对于不同种绿化基质层,总孔隙度较大的基质组其最大含水量也相对较大,但基质层持水性与颗粒不均匀系数有关,颗粒越均匀,其持水性能越低。
工程安全与灾害防治
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  基于回归分析和小波变换的边坡变形组合预测研究

  杨振兴,陈飞飞,马还援,李忠艳

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 38-42. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160101

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  为有效地判断边坡变形的发展趋势,基于边坡变形的现场数据,首先利用回归分析和小波变换分解边坡变形数据的趋势项和误差项,并选取若干最优的分解数据进行组合确定边坡变形数据的趋势项和误差项,再利用BP和RBF神经网络对趋势项和误差项序列进行预测,得到单项预测的结果,最后研究分析了定权组合预测和非定权组合预测的效果。结果表明在趋势项和误差项的分离过程中,不同分离方法的分离结果具有一定的差异,以6次多项式回归、5次及7次傅里叶回归和sym2小波变换的结果较好;同时,在单项预测中,分项预测的效果要优于传统的单项预测,验证了分项预测的有效性,并由组合预测的结果可知,2种组合预测的效果均较好,均很大程度上提高了预测精度,且非定权组合的预测精度要优于定权组合预测的精度。上述研究为边坡的变形预测提供一种新的思路。
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  基于AHP-信息量法的武汉地区岩溶地面塌陷危险性评价

  吴丽清,廖 婧,王 威,皮 维,周兰兰

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 43-47. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20151128

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  岩溶地面塌陷是武汉地区面临的主要地质灾害。选取了地层岩性、地下水开采、断裂带分布、覆盖层厚度、覆盖层结构、工程活动、距长江的距离、溶洞发育、岩溶地面塌陷9个评价因子,通过将层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP)确定的权重与信息量法确定的信息量进行叠加的方法计算各因子的综合信息量,进而对武汉地区岩溶地面塌陷进行危险性分区评价。根据与已发生的岩溶地面塌陷的对比,验证了AHP-信息量法在武汉地区岩溶地面塌陷危险性评价应用中结果的准确性,已发生岩溶塌陷点几乎都位于高危险区。评价结果可为武汉地区岩溶地面塌陷的防治提供参考依据,评价方法可为其他地区的岩溶地面塌陷危险性评价工作提供借鉴。
水力学
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  突扩式水跃跃长的计算公式推导与验证

  傅铭焕,卢志男,惠祥明,郑 艳,孙培学

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 48-51. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160088

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  水跃长度为突扩式消力池设计的重要参数,对消力池安全稳定以及经济合理的影响效果显著。通过建立水跃区水体质点的运动方程,研究突扩式消力池水跃跃长的变化规律。提出了突扩式水跃跃长的半理论公式,并用已有文献的实测数据对其进行验证。研究表明突扩式消力池水跃长度是跃前断面弗劳德数、跃前断面平均水深、水跃共轭水深比和消力池突扩比的函数,并随着跃前断面弗劳德数、跃前断面平均水深和水跃共轭水深比的增大而增大。结果显示,公式计算的突扩式水跃长度平均误差为4.32%,在5种体形共48组工况下只有5组工况的水跃长度相对误差>10%,且最大相对误差为-12.52%,其余工况下相对误差均<10%。
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  水流掺气设施布置型式的研究总结与展望

  文林森,黄国兵,王才欢,陈东新

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 52-55. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20151121

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  泄水建筑物在高速水流的作用下常发生空蚀破坏,通常工程中采用掺气减蚀措施来达到对水工建筑物保护的目的。为了总结不同的水流掺气布置型式在高水头大流量的泄流建筑物中的可利用性和重要性,以及各自的主要特点及优缺点,综述了不同型式的掺气措施的结构、原理和工程应用;并对在不同的水力条件下掺气设施布置型式的优化选择及掺气设施布置型式的相关研究进行了总结与展望。
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  小湾水电站泄洪洞窄缝挑坎数值模拟研究

  陈瑞华,杨吉健,马 麟,胡中科,高兰兰

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 56-60. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160121

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  窄缝挑坎在水利工程中应用广泛,但尚无成熟的设计方法,工程设计中窄缝主要参照类似工程初拟体型,并经模型试验优化后最终定型。但模型试验存在耗时长、费用高、常规仪器测量精度较低的不足。采用RNG k-ε紊流模型,利用Flow 3D独特的FAVOR网格技术,对小湾水电站泄洪洞窄缝挑坎进行三维数值模拟研究。模拟结果表明窄缝挑坎内水深、水舌形态、水舌前后入水点、水舌最高点及起跳角度等计算结果与模型试验、原型观测值基本一致。表明Flow 3D数值模拟研究方法可作为窄缝挑坎设计的一种方法,并可节省时间和工程费用,优势显著。
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  分布随从力作用的双参数地基上悬臂管稳定性研究

  郑 坤,郭长青,王 凡

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 61-65. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20151119

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  为了对分布随从力作用时双参数地基上悬臂管稳定性进行分析,利用Euler-Bernoulli梁模型创立输流管道的运动微分方程,然后运用传递矩阵法进行求解。通过分析悬臂输流管的无量纲复频率和失稳时临界流速间的关系,在地基刚度取4种不同值情况下研究悬臂管道受分布随从力和流体流速作用时的振动情况。结果表明①地基刚度取值一定时,悬臂管道受分布随从力和流体流速影响时的振动特点大不一样;②无量纲分布随从力与流体流速取值一定时,管道系统的振动状况随着地基刚度增加而更加稳定,相比线性刚度的影响剪切刚度的作用尤为突出。
岩土工程
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  楞古水电站坝基花岗伟晶岩脉力学参数研究

  魏星灿,杨静熙,肖华波,王 刚

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 66-70. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160099

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  坝基岩土体力学参数是水电工程大坝结构设计和稳定性计算的重要依据,楞古水电站坝基出露了大量花岗伟晶岩脉,因此,研究其力学参数具有重要的工程意义。通过圆形刚性承压板试验和平推直剪试验研究了岩脉的变形特征和强度特征,试验结果表明岩脉承压板试验应力-变形关系曲线分为直线型(或准直线型)、上凹型2种,岩脉直剪试验τ-u关系曲线分为脆性、塑性和复合型3种。通过分析包络模量、割线模量的物理意义和水电工程的特点,以及最小二乘法、优定斜率法在强度试验数据统计分析中的代表性,确定了岩体力学参数标准值的取值原则。通过研究,最终提出了坝基花岗伟晶岩脉的力学参数。
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  基于Hoek-Brown方法的强度参数取值及水电工程应用与案例分析

  郭维祥,郑克勋,胡 政,朱焕春,李 振,朱永生

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 71-77. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160050

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  西部水电工程普遍处于高应力和复杂地质环境下,强度参数取值受到岩性多样化、围压效应等因素的影响,引入和使用Hoek-Brown参数取值方法,有助于更好地服务于水电工程实践。对比了Hoek-Brown经验取值方法与水电经验取值方法,介绍了Hoek-Brown经验取值方法中与影响因素分别相关的岩性指标、地质强度指标独立参数的具体取值依据与实现过程,并阐述了与西部水电工程密切相关的实际应用方法,分别进行了锦屏二级水电站、锦屏一级水电站应用验证,证明了Hoek-Brown经验取值方法在西部水电工程中的高适应能力。
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  温度周期循环作用下岩石损伤特性的试验研究

  牛传星,付厚利,秦 哲,冯佰研

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 78-82. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160053

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  选取蚀变岩为试验对象进行了不同温度周期循环次数条件下的单轴压缩试验,对温度周期循环作用下岩石力学性质的损伤规律进行研究。研究结果表明温度周期作用对蚀变岩的力学性质有明显的弱化现象,随着温度周期循环次数的增多,单轴抗压强度和弹性模量均减小,且二者与循环次数n的关系服从指数分布;不同岩石对温度周期作用敏感性不同,蚀变风化程度越高的岩石敏感性越强;单轴抗压强度比弹性模量更易受温度作用的影响,温度周期循环20次后,单轴抗压强度累积损伤值达35.69%,弹性模量累积损伤值为29.57%,且岩石力学参数损伤值与循环次数n的关系同样符合指数分布;通过电镜扫描技术发现在温度周期循环作用下岩石内部产生裂纹裂隙,矿物成分及内部结构发生改变,晶格间连接力减弱,力学性质发生改变。
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  木质素固化疏浚土的压缩特性研究

  刘文白,张恩槐

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 83-86. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160057

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  为研究木质素固化疏浚土的压缩性状,对固化疏浚土进行了多组不同配比下的木质素固化土压缩试验。通过室内固结试验以及无侧限抗压试验,研究了木质素固化土以及木质素水泥双掺固化土的压缩性状,探讨了固化材料掺量、龄期等对固化土压缩特性的影响。试验结果表明木质素固化土的最优掺量为10%,抗压强度可达到8.6 MPa。木质素固化疏浚土与水泥土类似,二者的压缩曲线都有一个明显的结构屈服点。当上部所加荷载未达到结构屈服应力时,固化土的压缩性很小,而当荷载超过结构屈服应力以后固化土的压缩量比未达到结构屈服应力之前增大了3倍。木质素水泥双掺固化土随着二者掺量的增加,抗压强度有显著的提升,25%木质素掺量的固化土水泥掺量从10%增加到30%后土体抗压强度增长了8.9倍,最为明显。研究结果可为实际工程中木质素固化土强度提供数据参考。
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  冻融循环下水泥改性膨胀土物理力学特性研究

  许 雷,鲁 洋,薛 洋,宋迎俊,杨 齐

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 87-91. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160070

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  为探究冻融循环作用对水泥改性膨胀土物理力学特性的影响,以南阳膨胀土为试验对象,进行不同掺灰比的水泥改性,然后对经历不同冻融循环次数后的试样进行变形测量和无侧限压缩试验。试验结果表明在冻融循环过程中,水泥改性膨胀土试样的含水率损失量较小,不同掺灰比试样的体积变化规律均呈现为“冻缩融胀”,掺灰比越大,试样体积的变化幅度越小,最大冻缩量和最大融胀量也越小,但会存在一个最优水泥掺灰比。冻融循环作用对水泥改性膨胀土力学特性的影响较大,尤其是初次冻融。随着冻融循环次数的增多,不同掺灰比试样的强度与弹性模量逐渐降低并趋于稳定,掺灰比越大,强度和弹性模量的衰减量越小。水泥改性膨胀土经历冻融后韧性变好。
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  两种典型级配基土-滤层渗滤系统的颗粒流模拟

  李晓庆,齐 阳,唐新军,高 强

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 92-97. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160692

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  基于颗粒流理论和流固耦合效应,利用PFC^3D程序内置的FISH语言编程,建立基土-滤层渗流模型,针对具有不同级配特征的管涌型土(连续级配、间断级配),分别进行不同层间系数情况下的系列数值模拟试验,分析渗滤系统中基土、滤层及两者界面处的孔隙率、渗透率、基土流失百分量等参数随渗流作用时间的演化过程,并分析和评估渗滤系统的保土性和透水性。结果显示对应于不同级配特征的管涌土,其基土-滤层渗滤系统的层间系数值(D₁₅/d_85*)都存在一个最优范围,当层间系数值在该范围内时,由基土-滤层构成的渗滤系统沿渗流方向的透水性逐渐增大,表现出良好的保土性与透水性;连续级配特征的基土自反滤能力较强,其最优层间系数值的范围较宽,而间断级配特征的基土最优层间系数值的范围较窄。
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  基于响应面分析法的纤维加筋砂土抗剪强度分析

  孙 皓,冯文泉,马福全,李 响,何钰龙,韩春鹏

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 98-103. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160068

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  为研究纤维的掺入对砂土抗剪强度的影响规律,对不同纤维长度、纤维掺量、含砂率的纤维加筋砂土进行直剪试验,通过单因素试验确定影响因素水平,采用响应面分析法对黏聚力建立回归方程并进行方差分析,并通过验证试验对响应面分析的最优化方案进行验证。试验结果表明纤维的掺入对纤维加筋砂土内摩擦角的影响并不显著,对黏聚力的影响较为明显;黏聚力模型模拟出的数据与试验数据相关性极为显著,失拟项差异不显著,说明模型可信;含砂率对黏聚力的影响极为显著,纤维掺量对黏聚力的影响相对显著,纤维长度对黏聚力的影响不显著;验证试验所得黏聚力与理论预测相差不大,说明使用响应面分析法进行理论分析可以切合黏聚力的实际情况。
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  砂土直剪试验离散元数值模拟与细观变形机理研究

  李 爽,刘 洋,吴可嘉

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 104-110. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20151006

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  基于离散元法进行砂土直剪试验模拟与剪切宏细观响应研究。采用试样分条带法研究砂土剪切过程中的变形发育情况;记录应力-位移关系,分析砂土剪切应力、应变特性与剪胀特性。通过分析接触力链、接触组构分布、配位数及滑动接触百分比等细观行为演化研究颗粒细观接触状态演变;基于局部孔隙率变化分析颗粒细观分布状态演变;采用颗粒累积转动量和速度场分析颗粒细观运动状态及剪切带发育的细观机制;对离散元软件PFC^2D进行二次开发,实现主应力的可视化。研究表明应变局部化集中于颗粒转动、接触滑动、体胀明显的剪切带内,剪切带内外颗粒不同的运动状态导致细观参量的变化,剪切带厚度为(10~15)d₅₀;力链网络、接触组构和主应力场本质上是一致的,三者主方向在剪切过程中发生了近似一致的偏转。
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  螺旋型埋管能源桩传热模型的适用性及其试验验证

  赵海丰,桂树强,唐荣彬,杜金龙

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 111-116. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160098

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  传热模型的精确性直接关系到能源桩换热效率的计算精度,进而影响能源桩设计。以螺旋型埋管能源桩为研究对象,在信阳地区开展了一项现场原位试验,实测获得了螺旋型埋管能源桩换热过程中的桩周温度场数据,并分别与圆柱面热源模型和线圈热源模型的计算成果进行了对比分析。研究成果显示有限长热源模型较无限长热源模型具有更高的计算精度,有限长线圈热源模型较有限长圆柱面热源模型具有更高的计算精度,采用有限长线圈热源模型计算的桩壁温度误差<1.5%,桩周温度场计算误差<2.5%,地埋管进出口水温计算误差<2.2%,故将其推荐为螺旋型埋管能源桩桩周温度场的计算模型。最后,探索了不同传热模型针对螺旋型埋管能源桩的适用性,为指导螺旋型埋管能源桩设计提供了科学依据。
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  黄河某水电站库区Ⅲ^#滑坡形成机制研究

  王云南,任光明,邱 俊

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 117-121. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20151048

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  倾倒-变形多发生在逆向层状边坡内,但在近几年工程勘查中发现,陡倾顺向边坡也存在该种失稳模式,研究其形成机制对正确评价工程边坡的稳定性有着重要意义。以西北黄河流域某水电站坝前右岸的Ⅲ^#滑坡为例,在地质勘察的基础上,结合数值模拟和定性分析得出滑坡的形成过程分为河谷下切、坡表卸荷,岩层发生倾倒-变形,滑移-拉裂3个阶段,利用UDEC再现了滑坡的形成过程。利用有限元和离散元计算得到的结果互相吻合,证明了结论的合理性。
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  降雨入渗对边坡浅层稳定性的影响

  王一兆,隋耀华

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 122-125. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160107

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  为研究降雨入渗对边坡浅层滑动面稳定性的影响,基于非饱和渗流理论,分析浅层滑动面在降雨期和停雨期的渗透系数和孔隙水压力,得出了边坡浅层滑动面稳定性的变化规律。结果表明降雨期间,坡脚处孔隙水压力增大至饱和,坡顶处孔隙水压力持续增大接近饱和,停雨后坡顶处孔隙水压力降幅大于坡脚处;降雨前期各滑动面稳定性均持续减小,降雨后期坡顶滑动面安全系数趋于收敛,但坡脚滑动面安全系数仍持续减小;停雨后浅层滑动面安全系数均增大,深层滑动面则呈波动状态。
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  植物根系生长形态对边坡浅层稳定性影响数值研究

  陈 潮,张俊云,赵晓黎,高胜君,明 明

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 126-130. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160025

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  为了研究植物根系在不同生长形态下的锚固作用,将根系作为“活土钉”作用于边坡,运用强度折减法进行数值计算分析;通过考虑根系的侧根数量、分枝角度2方面的形态要素,探究其对于边坡浅层稳定性的影响。数值计算结果表明根系对于边坡浅层的加固效果明显,能改善坡体内应力状态,控制位移变量;随着侧根数量的增多、侧根分枝角度增大,边坡的安全系数逐渐提升,同时破坏形态呈现出渐进式破坏,坡中部逐渐显现“凸肚”,坡脚未加固区出现隆起现象。
水工结构与材料
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  CW环氧树脂灌浆材料的固化动力学研究

  李嘉祥,魏 涛,汪在芹

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 131-135. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160066

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  CW环氧树脂灌浆材料在三峡、葛洲坝和丹江口等水利工程中得到广泛应用,目前针对其固化动力学的试验研究鲜有报道。采用非等温DSC法对CW环氧树脂灌浆材料的固化反应过程进行了试验研究,获得了CW环氧树脂灌浆材料在5,10,15,20,25 K/min 5种升温速率条件下的DSC曲线。通过Kissinger方程和Crane方程,得到了固化反应的表观活化能E_a、表观频率因子A和反应级数n,并建立了针对CW环氧树脂浆液的n级固化动力学模型。该模型可以预测和分析CW环氧树脂灌浆材料固化反应特性,再结合试验数据,能够更好地指导浆液的改性理论研究和工程实践。
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  砂细度模数对壁后注浆浆液强度的影响

  慕 欣,陈喜坤,陈洪祥

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 136-139. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160135

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  壁后注浆是盾构法施工过程中关键的一道工序。为了探究浆液强度的发展,将砂采用不同的筛分方法调配成细度模数分别为1.652,1.096,0.773的3种砂,并将3种砂分别用于配置惰性浆、硬性浆,并分别开展了凝结时间、直接剪切、立方体抗压试验,观测了细度模数不同的砂对惰性浆、硬性浆凝结时间、强度的影响。结果表明2种浆液的强度均随着用砂细度模数的增大而降低;硬性浆液中水泥的水化作用主要促进了黏聚力的增大及内摩擦角的降低;惰性浆液中粉煤灰的火山灰反应基本可以忽略。
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  注入初期盾构壁后注浆体的三轴试验研究

  陈喜坤,朱 伟,王 睿

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 140-143. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20150494

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  壁后注浆体注入初期的变形及力学性质的变化直接影响到土体应力释放、地面沉降以及管片的后期受力情况。基于非自立性材料三轴试验方法,以工程常用的硬性浆和惰性浆为研究对象,开展了三轴固结不排水剪切试验。结果表明高围压有助于浆液排水固结,且浆液最终体应变也随着围压增加而增大;浆液在不排水条件下剪切过程呈现出应变硬化性,体积先收缩,随后呈现出明显的剪胀特性。在满足变形及施工要求的前提下,适当提高注浆压力及采用水胶比较小的浆液,有利于保证注浆体的施工质量。
信息技术应用
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  基于遥感和GIS的江苏滨海地区湿地信息提取及动态变化分析

  张 健,何祺胜,崔 同,师鹏飞,杨 涛

  长江科学院院报. 2017, 34(4): 144-150. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20160051

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  掌握湿地分布及动态变化特征能够为更好地保护湿地提供科学依据。以江苏省滨海湿地为研究对象,对研究区1992年、2002年、2012年3个时期的遥感数据进行处理,利用最大似然法分类提取湿地信息,研究滨海地区的湿地信息、动态变化并对驱动因子进行分析。结果表明江苏滨海湿地总面积呈减少趋势,其中人工湿地所占比重增加了22.43%,自然湿地所占比重则相应减少,此外自然湿地呈现以獐茅、盐蒿群落大幅度减少以及米草先大范围扩散后相对稳定的趋势;在转移过程中,转入面积最高的是人工养殖塘,而转出率由光滩变成了浅海水域;滨海湿地变化驱动因素主要是人类活动影响。