长江科学院院报

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长江科学院院报. 2018, 35(10): 0-0.

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长江上游径流混沌动力特性及其集成预测研究

周建中, 彭甜

长江科学院院报. 2018, 35(10): 1-9. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20180619

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针对长江上游干流主要站点月径流时间序列强非线性和非平稳特征,引入混沌理论和AdaBoost.RT集成极限学习机方法对其月径流时间序列进行分析和预测。首先,以流域径流非线性动力系统混沌特征参数辨识为切入点,研究并发现了流域内在特性作用下月径流时间序列动力响应的混沌现象,推求了月径流时间序列相空间重构的延迟时间和最佳嵌入维数,在此基础上,以重构相空间时间序列作为输入变量,引入基于自适应动态阈值的改进AdaBoost.RT算法改进极限学习机模型的学习性能,得到最佳的混沌集成学习月径流时间序列预测模型。实例研究结果表明,所提方法和模型能够显著提高单一极限学习机模型的泛化性和稳定性,从而获得更优越的预报性能。

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克孜尔水库异重流排沙分析及塑造技术研究

刘思海, 侍克斌, 张宏科, 邢坤

长江科学院院报. 2018, 35(10): 10-14. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170355

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为了探究渭干河克孜尔水库异重流排沙规律,从而提高水库异重流排沙效率,通过对新疆渭干河流域克孜尔水库异重流实测资料的分析,结合已有水库异重流研究成果,对克孜尔水库异重流发生、持续运行及其应用于水库排沙减淤工作的基本规律进行了系统研究,给出了水库异重流排沙的各项物理指标范围。利用水库异重流基本规律及排沙特性,探究了新疆克孜尔水库堤渠结合辅助塑造异重流排沙技术,实践证明此种异重流塑造手段的排沙效果显著,为今后水库利用异重流排沙减淤工作提供了理论基础与实践经验。

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整流幕在防控水库水华中的应用研究综述

啜明英, 马骏, 杨正健, 邢领航, 刘德富

长江科学院院报. 2018, 35(10): 15-20. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170509

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通过分析整理国内外相关研究资料,阐述整流幕的研究进展及其在国内水库的应用前景。结合水温分层、异重流等理论知识,分析应用整流幕的水动力背景,进而深入探究整流幕的控藻机理;整流幕应用水动力学原理,使能量交换、水团混合、水体分层等过程发生变化,进而改变影响藻类生长及演替的主要生境要素,如光照、水温和营养盐等,从而防控水华。应用整流幕前,通常将库区划分为上游、中游及下游3段。基于库区内不同河段的水流特性,并结合对整流幕类型及适用条件的分析,可以有针对性地开展整流幕方案以达到更好的效果。研究结果可为水库水生态环境保护提供参考。

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西南地区降水量插值方法比较——以丽江市为例

王天华

长江科学院院报. 2018, 35(10): 21-24. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170347

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我国西南地区由于地形复杂,海拔落差大,且雨量站分布不均,资料代表性差,针对这一区域的降雨预报效果不尽如人意,每年因局地强降水造成的损失巨大。旨在探讨适合山区等海拔落差较大地区的降水插值方法的一般思路,提高该地区降水估测精度。丽江市最大海拔落差达4 516 m,是西南地区典型的山地型城市。以丽江市40个雨量站40 a的月降雨数据为基础,选择6个站为检验站,运用反距离权重法、普通克里金法、样条函数法、趋势面法进行了最优插值方法的探讨。插值误差分析的结果表明:反距离权重法在该研究区域效果较好,幂指数增加到8以上时,相对误差基本稳定在7.8%;克里金法对降雨量的插值效果也较好,生成的插值图平滑;样条函数法插值效果最差。研究成果可为我国西南地区及其他山地地区降雨预报提供参考。

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1951—2014年杭州市降水特性研究

徐瑛丽

长江科学院院报. 2018, 35(10): 25-29. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170256

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杭州市为长三角地区重要的城市之一,在全球气候变暖背景下对其进行降水特性分析具有重要的科学与现实意义。选取杭州站1951—2014年间实测逐日降水资料,采用M-K检验、线性趋势分析及相关水文统计方法对地区降水变化特征进行研究。结果表明,近64 a杭州市年降水量变化不显著,但年降水天数显著减少,即单次降水强度有增大的趋势;冬夏两季节降水量增多,而降雨日数发生减少或没有变化,春秋季降水量及降水日数发生显著减少,夏涝秋旱情况有所加剧;降水量年内分配不均,降水主要集中在3—9月份,该区间降水量占全年降水量的75%,降水日数占全年降水日数的65%左右;最大日降水主要集中在6月份,64 a间最大日降水发生在6月份的频次为15次,占23.4%。研究成果可为中、短期降水趋势预测及水资源开发利用和防灾减灾提供参考。

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变化环境下通江湖泊江水倒灌年内分配变化规律研究

许斌, 陈广才

长江科学院院报. 2018, 35(10): 30-35. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170189

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长江中下游的通江湖泊具有调蓄洪水和涵养水源等重要作用,针对目前通江湖泊分析中将三峡工程作为节点又缺乏支撑性分析的情况,以及对变化环境下江水倒灌年内分配变化规律研究较少的问题,以鄱阳湖为研究对象,采用水文变异诊断系统对鄱阳湖湖口站水位进行变异诊断,并以诊断结果为依据对湖口站实测倒灌序列进行变异前后年内分配变化规律研究。结果显示:变异后汛期鄱阳湖江水倒灌的流量均值上升,但月平均倒灌天数减少,倒灌水量呈减少的态势,且倒灌流量的极值有较大幅度降低,有利于鄱阳湖的防洪安全;非汛期江水倒灌的流量均值、平均天数、流量极值比变异前总体大幅度下降,对于鄱阳湖枯期水位会有较大的影响。研究结果对变化环境下通江湖泊的水情分析具有一定的参考作用。

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区域复合系统视域下广东省水资源承载力研究

罗婷, 薛惠锋, 张峰

长江科学院院报. 2018, 35(10): 36-42. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170249

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建立健全水资源承载力监测机制是保障区域水安全的重要举措。以影响水资源承载力的复杂多要素作为研究视角,基于经济子系统、水资源子系统、水环境子系统和社会子系统,运用系统动力学方法构建广东省水资源承载力复合系统仿真模型,在验证模型一致性的基础上,提出零参数、节水型、产业结构优化型、环境保护型和综合型5种不同调控情景假设,分析各情景下广东省水资源承载力变动趋势。结果表明:零参数调控情景下水资源承载力变动相对稳定,节水型、产业结构优化型、环境保护型可对区域经济、水资源消耗、可用水资源量和生态环境产生局部改善,而综合调控型情景能够实现各水资源承载力评价指标的系统优化,满足协调推进水资源承载力提升的要求,可为推动节水型社会建设提供决策支持。

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基于Digital Water的初期雨水径流污染控制措施研究

吴艾欢, 杨婷婷, 吕谋, 孟凡静

长江科学院院报. 2018, 35(10): 43-47. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170475

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初期雨水作为非点源污染已经严重影响城市水环境现状,初期雨水的治理也被国内外专家重视。分析类比了不同类型的初期雨水径流污染控制措施,阐述了初期雨水污染物的积累及冲刷过程的模拟函数。借助Digital Water对研究区域降水进行模拟,分析未开发、仅增加LID措施、增加LID措施与末端调蓄池组合方案3种情况,发现初期雨水的源头控制和末端控制对初期雨水径流总量削减和污染物浓度削减分别在不同的时间和空间上起着显著的作用,LID措施通过源头截留在降雨初期削减污染物浓度和洪峰流量,而后削减能力减弱,继而雨水进入末端调蓄池,降雨后期洪峰流量和污染物通过调蓄池削减。初期雨水的源头控制和末端控制组合应用效果良好,对流总量削减和污染物浓度削减有不同的贡献率。而初期雨水的过程控制也就是初期雨水截留控制应用及研究还不足,是未来研究和实践的发展方向。

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川东北方山丘陵地貌区水资源保护措施

陈秋艳, 张凤秋, 吴强建中, 罗培

长江科学院院报. 2018, 35(10): 48-52. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170385

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以方山为地貌特色的川东北低山丘陵区水资源严重缺乏。从地质构造、地形地貌、气候、土地设施建设利用方式和水利设施建设等方面对四川达州千口岭方山水资源缺乏原因进行剖析,探讨水资源保护措施,对保水措施的综合效益进行评价。结果表明:千口岭以厚层或巨厚层砂岩为主的地层条件、构造裂隙和风化裂隙较发育的构造背景及方山 “顶平、坡陡、麓缓”的地貌特性,使得水资源极易流失;亚热带季风气候以及副高控制,易形成伏旱和春旱;土地利用方式、耕作制度和水利设施历史遗留原因使得水资源利用效益低下;适宜于方山区“Ω”形槽谷、垭口和平缓地形区的3种小型水利工程措施,是解决方山区缺水问题的主要途径。研究结果可为解决同类地区缺水问题提供借鉴。

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基于Web of Science的河流重金属污染文献计量分析

蔡深文, 高智席, 颜雄, 刘斌, 赵君

长江科学院院报. 2018, 35(10): 53-57. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170334

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随着工农业的发展,河流重金属污染问题越来越受到人们的重视。近年来,全球对河流重金属污染的研究力度不断增大。利用Web of Science引文数据库,对1979—2016年间收录的相关文献进行了计量分析。结果表明:河流重金属污染研究的文献量增长速度较快,西班牙、美国和法国等国的河流重金属污染研究论文综合影响力较高,中国发表论文的总量和总被引次数虽然最多,但篇平均被引次数较低。来自西班牙维尔瓦大学的Grande在该领域研究实力较强,Environmental Pollution是河流重金属污染研究领域最值得关注的期刊。研究的热点主要集中在河流沉积物,而汞、镉、铅、砷、锌、铜等是河流的主要重金属污染物,受关注度较高,同时基于生物监测的重金属污染评价也逐渐成为研究热点。

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我国堤防道路研究与技术进展

郝伟, 樊恒辉, 张争奇

长江科学院院报. 2018, 35(10): 58-63. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170429

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堤防道路涉及水利与交通2门学科,发挥着防洪和交通运输的双重作用。结合我国近年来堤防道路发展历程,在已建堤防道路工程概况基础上,总结我国堤防道路的建设特点:道路类型取决于地理位置,建设标准不断提高,道路功能逐渐扩展且设计更加灵活。阐述目前我国堤防道路建设在堤路结合形式、设计速度、功能分类分级体系、横断面形式、堤防加宽稳定措施、填筑材料和压实标准、堤基处理、路面防裂、管理和维护机制9个方面的技术进展,指出了仍需深化研究的3个问题,即堤防道路关键设计指标体系、加宽堤防的渗流稳定性和管理办法。

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暴雨强度公式对比分析及参数优化求解

李增永, 史雯雨

长江科学院院报. 2018, 35(10): 64-69. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20180242

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暴雨强度公式是计算城市防洪、除涝或排水工程设计暴雨量的重要依据,其选择的合理性直接影响到城市防洪排涝系统的规模和效益。以自贡气象站为例,通过对比分析我国水利行业和市政行业暴雨强度公式计算过程的差异,用对数离差绝对值和最小准则进行暴雨强度公式参数优化并求解,研究了水利行业和市政行业2种暴雨强度公式对计算成果的影响。结果表明:①SCE-UA算法能够有效地解决复杂超定非线性的暴雨强度公式参数求解问题;②市政行业暴雨强度公式拟合效果比水利行业拟合效果更优。计算成果可指导各地区水利工程或市政工程选择合适的暴雨强度公式,对建立完善的城市排水防涝系统和减少雨洪灾害对城市影响具有重要的意义。

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以速率为参量的GM(1,1)滑坡时间预报模型研究

胡华, 谢金华

长江科学院院报. 2018, 35(10): 70-76. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170410

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以摩擦学和灰色系统为理论基础,建立了以速率为参量的滑坡GM(1,1)时间预报模型,推导出滑坡时间预报公式,结合黄茨滑坡、新滩滑坡进行了预报分析,并与传统的以位移为参量的GM(1,1)、Verhulst预报模型预报结果进行对比。结果表明:以速率为参量的GM(1,1)滑坡预报模型能够提前预报滑坡;与传统的以位移为参量的GM(1,1)相比,预报时间更接近滑坡实际发生时间;与传统的以位移为参量的Verhulst模型相比,以速率为参量的GM(1,1)模型不仅能够提前预报滑坡,而且能够更加准确地反映滑坡的位移变化趋势。因此,建议采用以速率为参量的GM(1,1)滑坡时间预报模型对滑坡进行预报分析。

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地铁车站深基坑的变形预测及稳定性研究

王雪妮, 韩国锋

长江科学院院报. 2018, 35(10): 77-81. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170440

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为实现基坑变形预测及稳定性的综合研究,先以极限学习机(ELM)神经网络和灰色模型为基础,建立了基坑变形的串联、并联和混联耦合预测模型,以实现基坑变形预测;其次,再利用尖点突变理论和Mann-Kendall检验对基坑稳定性及变形趋势进行综合判断,以佐证预测结果的准确性。实例检验结果表明:3种耦合模型均能不同程度地提高预测精度,且以混联式模型的预测稳定性最高,其次是并联式模型和串联式模型;同时,预测结果与尖点突变理论和Mann-Kendall检验的分析结果相符,验证了该预测思路的有效性和可行性。研究方法可为基坑的变形预测提供一种的新思路。

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四川省汶川县绵虒镇小流域泥石流危险性评价

杨涛, 唐川, 朱金勇, 刘鑫磊, 徐惠梁, 杨成长

长江科学院院报. 2018, 35(10): 82-87. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170411

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2013年7月10日汶川县绵虒镇持续性暴雨引发岷江小流域内的泥石流群事件,使得岷江堵塞、公路摧毁和居民受灾,造成巨大经济损失和人员伤亡。经过野外实地调查、遥感影像解译及地形数据处理,首先对流域内8条重点泥石流沟运用模糊综合评判的方法进行了流域内的泥石流危险性评价,得出研究区8条泥石流的危险性结果为:瓦窑沟、新店沟、苏村沟3条泥石流沟为低危险,安家沟、草坡磨子沟、华溪沟3条泥石流沟为中危险,大溪沟、簇头沟2条泥石流沟为高危险。其次,选择危险性较高的簇头沟在与实际降雨频率相同的条件下运用FLO-2D软件进行数值模拟,重现泥石流暴发现状,得出其堆积扇危险特征,最后对模拟结果进行验证,作出危险性评价,得到危险性分区图。经统计计算得出簇头沟堆积扇中,高危险性面积占61%,中危险性面积占19%,低危险性面积占20%。该危险性评价对泥石流风险评估、预警预报、工程治理工作和危险范围分区可提供更有效的参考依据。

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基于联系数的水闸安全综合评价物元模型与实现方法

李家田, 苏怀智

长江科学院院报. 2018, 35(10): 88-91. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170417

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针对水闸工程安全评价指标间存在的不相容性及关联性等问题,将联系数原理引入物元理论,详细介绍了基于四元联系数的水闸安全综合评价物元模型的基本原理以及实现过程,提出了一种基于线性插值原理的水闸安全评价单指标联系数的计算方法。利用该评价模型,从同、异、反3个方面综合刻画某水闸构筑物的安全状况,对其安全等级进行鉴定,并基于联系势原理评估该水闸运行状态的发展趋向,在此基础上,对该水闸的运行维护及管理工作提出了指导性建议。计算实例表明,相比于传统物元分析方法,该评价模型实现过程简单,评价结果可靠,为类似工程的安全评估提供了新思路。

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航速对桥区行进船舶受力和重心位置的影响研究

李安斌, 刘晓平, 叶玉康, 张宇, 徐大彬

长江科学院院报. 2018, 35(10): 92-97. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170485

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航行船舶与桥墩间的水动力作用随航行速度不同而变化,致使船舶在航行过程中受力及航行姿态发生变化。采用物理模型试验验证和数学模型计算相结合的方法,以船舶航速为变量,分析了船舶沿程受力、艏摇力矩及重心位移受航速影响的变化规律。研究表明:随着航速的增加,船舶受到的横荡力、艏摇力矩正负峰值相应增加;船舶航速越高,船艏驶至桥墩尾涡负压区时,船舶越容易横向靠近桥墩;船尾驶至桥墩尾涡负压区时,航速越高,船尾越容易横扫桥墩,且后续航行过程中船舶横向远离桥墩偏航越大。研究成果可为后续研究船舶运行安全性和工程中确定安全的船桥间距提供参考。

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考虑流固耦合效应深埋富水隧道围岩稳定性研究

张向东, 李亦芃, 李庆文, 殷增光

长江科学院院报. 2018, 35(10): 98-103. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170462

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针对渗流条件下的深埋富水隧道围岩稳定性问题,依托老獾顶隧道工程,对DK16+110-DK16+130段进行现场监测,采用流固耦合理论与反演理论,基于FLAC^3D数值软件对该区段开挖过程进行数值模拟,与监测结果进行比较分析。研究结果表明:下左台阶开挖后两帮孔隙水压力梯度变化非常快,在仰拱开挖后应力与孔隙水压力变化趋于平稳;通过对孔隙水压力与应力的比值分析得到隧道围岩开挖风险预测函数α,确定了该地质条件下掌子面最危险开挖深度;当隧道围岩开挖风险预测函数值α>4.51时,掌子面极易发生失稳,需要对其排水降压;预测函数具有较高精度,为后续工程提供参考。

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地聚合物加固软土力学性能及微观试验研究

林天干, 何华, 许东风, 周正祥, 姚佳良

长江科学院院报. 2018, 35(10): 104-108. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170470

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为了探讨不同聚土比(地聚合物质量与软土湿土质量之比)和不同龄期下地聚合物加固软土强度的变化规律,设计了10%,12%,14% 3种聚土比,按照7,28,60 d 3个龄期进行直接剪切试验和无侧限抗压强度试验,发现:其强度随着聚土比的增加而提高,同一聚土比下随着龄期延长而提高;当聚土比为14%时,地聚合物处理软土的效果比较好。同时通过SEM扫描和CT扫描试验分析了软土加固后的微观结构特征,并在此基础上对微观结构与宏观性能之间的关系进行了分析。宏观与微观关系是强度越高,结构空隙越少。研究成果为地聚合物加固软土在实际工程中的应用提供了科学依据。

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不同筋材刚度下加筋土挡墙离心模型试验

汪磊, 张垭, 向前勇, 刘华北

长江科学院院报. 2018, 35(10): 109-114. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170447

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加筋土挡墙由于优良的力学性能、低廉的造价、更好的地形适应性,已经越来越广泛地被应用于各种工程。但其在正常工作状态下的真正工作机理尚不完全清楚,目前的规范设计指南并不能反映加筋土挡墙内部应力真实分布情况。为了研究不同筋材刚度对加筋土挡墙性能的影响,通过土工离心试验监测了土工格栅应变、面板水平位移和土压力。试验结果表明:采用小刚度筋材时,筋材的变形更加显著,但对竖向土压力的分布基本没有影响;靠近面板区域的土压力都远小于理论值,格栅最大应变出现在墙的中下部;对于面板连接处的筋材应变不能简单地用传统土压力理论解释,还需考虑填土不均匀沉降引起的面板对加筋土拉拽作用等其他影响因素。试验结果可为正常工况下加筋土挡墙工作性能与筋-土相互作用机理的研究提供参考。

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不同静应力作用下砂岩应力波波速及幅值衰减规律

程昀, 宋战平, 金解放, 昌晓旭, 袁伟

长江科学院院报. 2018, 35(10): 115-119. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170309

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为研究轴向应力对大长径比砂岩中应力波传播特性的影响,利用动静组合加载试验装置,对砂岩进行了小扰动冲击试验,研究了轴向应力对砂岩中应力波波形、纵波波速、应力波幅值衰减规律的影响。研究表明:同一轴向应力下,不同测点的应力波波形变化不大,而轴向应力的改变对应力波波形变化影响较大;存在轴向应力时,应力波中同时出现压缩波和拉伸波,且轴向应力越大,拉伸波越长;轴向应力对纵波波速变化影响较大,波速与轴向应力呈线性变化,而与传播距离呈指数函数衰减;轴向应力对幅值变化有明显影响,随着传播距离增加,应力波起跳时间点逐渐滞后,应力波幅值呈不同程度的衰减,这与波携带的能量被砂岩中孔隙吸收程度有关。结果表明轴向应力通过改变砂岩密度进而影响了应力波传播特性。

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共面断续岩桥直剪试验破坏过程研究

张黎明, 陈国庆, 李志波, 罗飞宇, 周玉新

长江科学院院报. 2018, 35(10): 120-125. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170371

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岩桥对岩质边坡稳定性起控制性作用,而非贯通性节理岩体是广泛存在于岩质边坡中的一种岩桥载体形式。研究共面断续岩桥连通率对岩石抗剪性能的影响,可为岩质高边坡稳定性评价提供理论依据。以直剪试验的形式,通过石英砂、水泥、石膏和水制备直剪试验试样, 并预留相同长度的3条共面断续节理,对共面断续岩桥进行剪切模拟,分析其破坏模式、破坏过程演化机制和力学参数。结果表明:直剪试样呈现张拉破坏、拉剪破坏和剪切破坏3种破坏模式,以剪切破坏为主,节理所在面为控制性结构面;试样破坏过程依次呈现为裂纹稳定、裂纹破坏和残余变形阶段;随连通率增大,抗剪强度降低,黏聚力减小,内摩擦角小幅变动;共面断续岩桥连通率越大,岩石抗剪性能越差,岩质边坡稳定性越低。

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交通荷载路径下超固结软黏土变形特性研究

郑华, 杜运国, 杨洋

长江科学院院报. 2018, 35(10): 126-130. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161233

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长期交通荷载作用下软基道路往往产生过大沉降,超载预压地基处理是目前控制沉降的有效方法。经超载预压处理后,路基软土表现出明显的超固结特性。利用GDS空心圆柱扭剪系统模拟交通荷载应力路径,对不同超固结比软黏土进行不排水循环加载试验,研究超固结比对软黏土应变发展规律、应力-应变滞回曲线发展规律、回弹模量发展规律的影响。试验结果表明:超固结作用可以限制循环荷载作用下软黏土累积应变的发展;当荷载一定时,土体的超固结比越大,循环荷载作用下的累积应变值就越小,孔压和累积应变达到稳定所需要的循环次数就越少;当荷载一定时,超固结比越大,应力-应变滞回曲线随循环次数的变化越不明显;土体的回弹模量越大,弹性特征越明显。

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高碾压混凝土拱坝损伤振动响应特性

马斌, 赵钊, 胡剑超

长江科学院院报. 2018, 35(10): 131-136. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170472

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高碾压混凝土坝泄洪时,坝体的振动特征是反映其是否安全运行的重要指标。为探明高碾压混凝土坝的损伤振动响应特性,基于理论分析和数值模拟方法,以坝体典型裂缝和碾压成层结构为损伤性结构指标,对无损伤坝体、裂缝损伤坝体、成层损伤坝体和双损伤坝体的流激振动响应规律进行了对比分析。结果表明:碾压成层强度越低、碾压厚度越大、碾压层数越多,拱坝的流激振动响应越大。针对碾压成层和裂缝损伤建立4种不同的损伤模型,进行动力响应计算,得出:碾压成层结构以及裂缝结构,都会使得拱冠梁以及坝肩部位和损伤部位的动力响应增大;并且当同时存在2种损伤时,2种损伤还将相互影响,使得坝身的动位移进一步增大,对坝身安全最为不利。

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再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的耐久性能研究

刘大庆, 陈亮亮, 王生云, 郝国臣

长江科学院院报. 2018, 35(10): 137-142. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170397

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为了研究再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的耐久性能及寿命预测,以再生粗骨料取代率、水胶比、粉煤灰掺量为影响因素,通过试验的方法,将试件放入浓度为5%的Na₂SO₄溶液中浸泡3 d,然后取出置室内环境下晾干3 d,为一个干湿循环。分别在干湿循环0,5,10,20,30,40,50,60次时,测定其立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、质量损失率,以此判定再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的耐久性能,并基于质量损失率考虑再生粗骨料取代率、水胶比、粉煤灰掺量的影响,预测再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的使用寿命。结果表明,无论是抗压强度还是劈拉强度均随着水胶比的增大而降低;相比未掺粉煤灰的再生混凝土,当粉煤灰掺量在20%~30%时,可以改善再生混凝土的抗硫酸盐干湿循环侵蚀性能;当粉煤灰掺量在40%时,达不到很好的抗硫酸盐干湿循环侵蚀效果;当再生粗骨料取代率为70%、水胶比为0.3、粉煤灰掺量为30%时,能达到比较好的抗硫酸盐干湿循环侵蚀效果,并将此条件代入预测模型求得T=128 a,相比重要建筑物设计使用年限为100 a,认为耐久性良好。

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深孔弧门三维拓扑优化应用研究

苏立钢, 王正中, 王岳, 张雪才, 徐超

长江科学院院报. 2018, 35(10): 143-147. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170483

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当前拓扑优化在水工闸门中的应用均为二维平面内的拓扑优化设计,未涉及闸门空间拓扑形式的问题。针对此,以某水电站工程深孔弧形钢闸门为例,基于连续体拓扑优化方法中的变密度法进行深孔弧门三维拓扑优化的应用研究,采用有限元软件对拓扑结果进行数值分析,并与工程中常用V型二支臂结构形式进行对比。结果表明采用三维拓扑优化得到的弧形闸门支臂最优拓扑构型为Y型树状结构,且在满足局部稳定要求前提下构建的箱型截面树状支臂结构承载能力满足规范要求。与规范中常用V型支臂结构进行对比分析,结果表明,拓扑优化的树枝状支臂结构整体位移减小15.8%,最大应力减小15%且整体分布更加均匀。三维拓扑优化方法可以应用于深孔弧形闸门的结构优化设计当中。

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基于温控仿真的RCC重力坝施工期开裂风险分析

袁艳玲, 彭松涛, 陈建康, 高策, 裴亮

长江科学院院报. 2018, 35(10): 148-152. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170455

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温度荷载是使大体积混凝土在施工期间产生裂缝的主要因素。为对大体积混凝土开展施工期开裂风险分析,以某碾压混凝土(RCC)重力坝为例,在对其温控措施进行仿真分析的基础上,利用结构的可靠度理论,将大体积混凝土开裂的影响因素作为变量,运用响应面法构建极限状态功能函数,利用Monte-Carlo法得到该重力坝施工期的开裂风险和可靠度。分析成果表明:推荐温控措施合理;开裂风险概率和可靠度指标计算成果能够反映内部特征点的开裂风险高于外部、一期冷却末期出现最大开裂风险的特点,该方法可用于施工期的混凝土开裂风险评价。

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影像建模和激光扫描技术融合在溶洞建模的研究与实践

孙保燕, 翁裕育, 贾巧志, 陈文

长江科学院院报. 2018, 35(10): 153-157. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170405

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由于溶洞的结构复杂和环境的特殊性,较之传统手工测绘技术,三维激光扫描技术具有高精度、高效、高密度数据获取优势。该技术虽能快速获取溶洞整体的三维点云数据,但由于激光点云精度的局限性,未能达到对溶洞内部分石刻和雕塑的扫描要求。针对该问题,采用了三维激光扫描和影像建模技术融合的方法以达到优势互补。介绍了2种技术各自的优势和特点,从其工作原理和数据获取、数据处理流程入手,研究通过技术融合的方法重建溶洞三维立体模型,最后评估分析了配准后模型的接缝偏差。研究结果表明该方法能够高效率地建立效果逼真,且满足不同精度要求的三维溶洞模型,验证了三维激光扫描技术和影像建模融合应用于溶洞建模和测量的可行性。

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河工模型智能化测控设计及开发

陈红, 吴严君, 闫静

长江科学院院报. 2018, 35(10): 158-162. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170466

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将人工智能化引入河工模型试验,提出河工模型智能化测控的涵义,建立以“模型自设计、试验自运行、数据自处理”为一体的全自动河工模型试验新模式,阐述了模型设计、试验及数据处理各过程的自动化流程及实施方法。基于VB(Visual Basic)、ASP(Active Server Pages)和JAVA编程语言,开发了适用于电脑、服务器、移动终端等不同应用平台的智能测控系统。以赣江朝阳大桥河工模型为例,运用智能化测控系统自主完成了模型设计、边界控制、数据采集和数据分析,系统自主对比模型流速与原型流速,经人工验证,分析结果准确可靠。

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