长江科学院院报

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长江科学院院报. 2018, 35(11): 0-0.

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高边坡预应力锚固结构腐蚀损伤与诊断研究进展

朱杰兵, 王小伟

长江科学院院报. 2018, 35(11): 1-6. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170898

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高边坡中预应力锚固结构所处环境极其复杂,埋置于坡体中的预应力锚杆(索)在经历长时间服役后大多会因电化学腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀等综合因素发生结构损伤或失效,进而导致坡体破坏,因而开展预应力锚固结构腐蚀损伤与诊断研究具有重要意义。从预应力锚固结构腐蚀损伤机理与影响因素、不均匀腐蚀行为、腐蚀条件下缺陷预应力锚固结构性能退化规律以及腐蚀评估与健康诊断4个方面详细综述了国内外的主要研究成果和进展,并分别从上述4个方面对预应力锚固结构耐久性研究进行了展望。

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水沙条件变化下长江下游典型江心洲汊道形态演变及趋势

栾华龙, 刘同宦, 黄卫东

长江科学院院报. 2018, 35(11): 7-12. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20180193

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江心洲汊道广泛分布于长江中下游河道,认识其形态演化特征及趋势对防洪、航道等方面具有重要意义。选取长江下游镇扬河段为研究对象,基于地形资料定量分析江心洲汊道形态演变对水沙条件变化的响应特征和趋势。研究结果表明:在低来沙量条件下世业洲及和畅洲体保持相对稳定,但两侧汊道已发生全面冲刷,尤其在2010年以后汊道河槽容积不断增大,河槽单向冲刷下切。分流比变化表明世业洲主汊萎缩、支汊发展,和畅洲则主汊发展、支汊萎缩,而近期整治工程有效抑制了分汊格局的单向发展。未来在持续的清水下泄条件下,河槽将维持冲刷下切态势,局部岸段将出现崩退风险,建议加强崩岸监测和预警,对薄弱河段及时开展岸线守护分析和研究工作。关键词:水沙变化;江心洲;形态演变;世业洲;和畅洲;长江下游

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青藏高原典型河流与湖泊表层水体碳时空变化特征初步分析

赵登忠, 汪朝辉, 申邵洪, 谭德宝, 徐平, 李其江

长江科学院院报. 2018, 35(11): 13-19. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170575

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为了研究青藏高原典型河流与湖泊水体碳时空变化特征,采集了典型河流、湖泊、冰川等水体样品,通过实验室测试分析获取了总碳、无机碳和有机碳观测数据。结果表明青藏高原典型河流与湖泊水体碳以无机碳为主、有机碳为辅。其中,长江、黄河和澜沧江源区典型河流与湖泊水体总碳平均含量分别为62.46,32.88,17.70 mg/L,长江南源当曲源、正源沱沱河源和北源楚玛尔河源水体总碳含量分别为32.90,36.56,32.90 mg/L;青藏高原封闭性湖泊水体碳含量比河流水体较高,封闭性湖泊水体总碳、总无机碳和总有机碳平均含量分别为403.82,398.35,1.24 mg/L,而河流水体则分别为17.03,14.56,2.46 mg/L,河流水体有机碳含量比封闭性湖泊水体较高。该成果可为我国青藏高原水域碳循环研究提供基础数据,对高海拔区域气候变化研究具有参考价值。

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基于ECMWF和WRF的嘉陵江流域面雨量预报精度评估

程中阳, 张行南, 夏达忠

长江科学院院报. 2018, 35(11): 20-25. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170363

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将降雨数值预报产品运用到水文预报中已经逐渐成为提高洪水作业预报的预见期的重要手段。为充分了解ECMWF(European Centre for Medium Range Weather Forecasts)和WRF(Weather Research and Forecasting model)2种数值天气预报产品对嘉陵江研究区面雨量预报的预报精度和误差分布,且为增强洪水预报精度的稳健性提供科学支持,采用TS评分、空报率、漏报率、正确率等指标,对嘉陵江地区7个气象分区内的2016年汛期面雨量预报结果进行了检验,分析了不同分区内各检验指标与预报时效的关系。结果表明:ECMWF数值预报产品和WRF数值预报产品均可用于该地区晴雨预报,且2种产品的预报精度随降水等级的增大呈增大趋势,随预报时效的增加呈减小趋势。综合而言,ECMWF数值预报产品对嘉陵江研究区的预报效果更好。

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考虑气象协变量的非一致性设计枯水流量研究

杜涛, 欧阳硕, 李帅, 王琨, 卜慧, 闫磊

长江科学院院报. 2018, 35(11): 26-31. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20180187

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研究非一致性条件下枯水流量设计值对流域水资源管理具有重要意义,然而如今常用的时变矩法推求出的每年一个设计值很难用于实际。选取渭河流域实测枯水流量序列作为实例进行研究,将气象协变量引入到枯水流量频率分析,结合重现期的期望超过次数(Expected Number of Exceedances, ENE)概念推求非一致性条件下枯水流量设计值,并与传统以时间为协变量的情况进行比较。结果表明:2种协变量情况下非一致性设计枯水流量相比于一致性结果存在明显差别,且以气温和降水为协变量的非一致性设计结果相比于时间为协变量更为合理。研究所得设计结果可为流域枯水期水资源管理提供一定参考依据。

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流域年均径流量与流域面积、降水量的二元指数关系模拟

李科国, 李中元

长江科学院院报. 2018, 35(11): 32-36. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170569

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勐波罗河为怒江流域云南境内第一大一级支流,降水、径流分布复杂。通过对勐波罗河流域内7个水文站的实测径流还原、插补延长分析后得到年径流量系列,分析其统计参数,建立多年平均径流量与各站流域面积、流域多年平均降水量的一元一次关系、一元指数关系、二元指数关系,进行总体和分区的模拟分析对比。不同关系的总体拟合误差范围为±19.6%~±11.5%,分区后进行二元指数关系模拟误差范围为±2.8%,较好地反映了径流与流域面积和降水的密切关系,符合勐波罗河流域水文特性。该方法具有可操作性,可广泛在高原山地区推广。

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基于生态系统服务水平的临港区域土地利用演变研究

薛天寒, 张祺, 郭子坚

长江科学院院报. 2018, 35(11): 37-40. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170552

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为探究港口发展驱动下的滨海地区土地利用演变特征,提取1993年、2000年、2007年和2014年4个时期大连市大孤山地区土地利用情况,计算生态系统服务水平,分析土地利用和生态系统服务水平演变影响因素,总结港口发展驱动下的滨海空间演化规律。结果表明:大孤山地区建筑用地面积与港口建设几乎同步增长,已经成为占比最大的土地利用类型,同时港口重心的移动方向和建筑用地空间移动趋势是一致的;生态用地面积下降速度较快,未来建筑用地扩张空间不足,生态资源压力增大,应加强林地、水域等生态用地保护,优化内部土地空间利用。

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长江2017年第1号洪水莲花塘站洪水预报分析

张晶, 冯宝飞, 罗世冰

长江科学院院报. 2018, 35(11): 41-45. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20171258

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“长江2017年第1号洪水”为长江中游区域性大洪水,面对严峻的防洪形势,长江上中游水库群实施联合防洪调度,三峡水库出库流量由27 300 m³/s逐步减至8 000 m³/s,为有史以来最大幅度补偿调度,确保了莲花塘站水位不超过分洪水位。在此期间,莲花塘站洪水预报是决定水库群联合调度启用时机及调度成败的关键因素之一。通过介绍莲花塘站洪水预报方法,分析了2017年长江第1号洪水中莲花塘站洪水预报的成果及误差成因,总结了莲花塘站洪水预报的关键点及难点,从而进一步为防汛决策提供更有力更科学的技术保障。

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太湖流域平原河网降雨时程分布变化的洪水响应

胡子琛, 刘曙光, 钟桂辉, 魏乾坤

长江科学院院报. 2018, 35(11): 46-51. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170570

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近年来太湖流域平原河网地区洪涝灾害频发,居民的人身及财产安全受到了严重危害。降雨是导致本区域洪水的主要因素,其中最具代表性的降雨类型为梅雨和台风暴雨,由于二者时程分布特性有较大差异,其致洪机理也有所不同。以探究降雨时程分布对洪水过程的影响为目的,以太湖流域武澄锡虞水利分区为研究对象,采用MIKE 11与MIKE 21构建一、二维耦合水动力模型,利用实况洪水过程对模型进行率定验证,采用该模型对研究区域进行不同设计工况的模拟,讨论了次雨量、降雨历时以及降雨时程分布变化对太湖流域平原河网地区洪水过程的影响。结果表明:降雨时程分布对平原河网河道洪水过程有显著影响,其中长历时降雨对雨峰位置的后移较为敏感,短历时暴雨则受到降雨时间变差系数变化的影响较大,而次雨量变化则对二者都有显著影响。

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基于一维和二维耦合数学模型的南澧河洪水风险分析

陈平, 及晓光, 徐好梅

长江科学院院报. 2018, 35(11): 52-56. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170409

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洪水风险图可以综合直观反映某一区域洪灾发生时的淹没特征信息、区域的地理特征信息和社会经济,其已成为洪水风险管理的重要科学依据。为加强南澧河区域的安全建设规划,利用MIKE软件建立了南澧河河道及两岸保护区的一维和二维耦合水动力学模型,采用海河流域“96·8”历史洪水资料进行了模型的验证。利用该模型模拟了南澧河发生100 a一遇的洪水演进过程。通过对比验证,此模型可以作为南澧河洪水风险分析的依据,为南澧河周边的安全建设提供重要依据。

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边坡声发射监测研究综述

李刚, 肖繁, 刘浩, 胡明兵, 赵奎

长江科学院院报. 2018, 35(11): 57-62. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170008

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对现有的边坡监测技术进行总结分析,阐明声发射监测技术在边坡滑塌破坏过程中的信号采集、定位等方面的独特优势。通过详述声发射边坡监测技术的发展历程与现状,指出声发射边坡监测的影响因素。并结合边坡声发射监测实例分析,表明该技术不仅能实现对边坡滑移面定位,还能对边坡破坏水平进行分析,将声发射参数划分为不同的破坏等级来判断边坡的稳定性。最后指出声发射边坡监测技术在波导杆、耦合材料、传感器布置方式等方面存在的问题,波导杆和耦合材料的选择、传感器布置方式以及耦合材料产生的声发射与周围岩体破坏的相关性等方面有待进一步的研究与探索。

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改进组合预测模型在铁路隧道变形预测中的应用

李秋全

长江科学院院报. 2018, 35(11): 63-68. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170446

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变形预测是隧道信息化施工的重要依据,能有效判断隧道围岩的稳定性。为此,在传统组合预测的基础上,提出了基于局部权值和整体权值的改进组合预测方法,该方法既不失传统组合预测的简单实用特点,还能反映样本数据至预测节点长度对组合权重的影响,实现了对传统组合预测的改进;同时,针对局部权值和整体权值的叠加问题,提出了累加叠加和累乘叠加的思路,有效考虑了局部和全局因素对组合权值的影响;最后,将改进后的组合预测模型应用于工程实例,以探讨其可行性及有效性。结果表明:该组合预测模型较传统组合预测模型具有更高的预测精度,预测结果的相对误差均<2%;同时,在局部权值和整体权值的叠加过程中,累乘叠加的效果要略优于累加叠加的效果,累乘叠加具有相对更高的精度和稳定性。研究成果可为铁路隧道的变形预测研究提供一种新的思路。

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碳纤维筋加固隧道衬砌效果模拟及施工工艺探讨

霍润科, 李曙光, 杜丽辉, 杨俊卿, 韩飞

长江科学院院报. 2018, 35(11): 69-75. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170536

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为了更好地分析碳纤维筋对隧道衬砌的加固效果,以南瓦隧道工程为依托,借助有限元软件ANSYS对衬砌不同病害部位及不同裂缝深度的加固方案进行数值模拟,并给出相应的施工工艺及建议措施;结合现场检测数据,分析了该隧道病害产生的原因,提出碳纤维筋补强加固修复技术。分析发现:隧道仅拱顶存在不同深度裂缝(方案1)或拱顶及边墙均存在不同深度裂缝(方案2)时,使用碳纤维筋加固前,随着裂缝深度的增加,衬砌变形量明显增大,方案1最大位移位于仰拱中心,为5.81 mm,最大应力位于拱脚处,为18.80 MPa;使用碳纤维筋加固后衬砌变形减小较大,拱顶最为明显,方案1最大位移由5.81 mm减小至3.36 mm,减小了42.2%,方案2最大位移由6.17 mm减小至3.64 mm,减小了41.0%。结果表明碳纤维筋加固工艺对南瓦隧道具有良好的加固效果。

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考虑活动性状态的大型滑坡危险性评价

李云杰, 汤明高, 屈飞行, 邵山, 马旭, 罗剑, 杨何

长江科学院院报. 2018, 35(11): 76-81. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170543

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活动性状态是表达滑坡危险程度的重要指标。以往的研究中滑坡危险性评价是选取易发性指标通过数理分析计算得出危险性程度,大多没有考虑斜坡演化进程及活动性状态,难以精确表达滑坡危险性程度。为此,提出了考虑斜坡活动性状态的大型滑坡危险性评价方法,通过GIS对地质条件和斜坡活动性进行叠合分析,计算大型滑坡危险程度。以西山村滑坡为例,选取坡度、坡高、曲率、坡向、地层岩性、断层、河流、道路、植被覆盖度作为地质条件因子,采用裂缝发育程度和变形监测情况表达斜坡活动性状态,构建了考虑斜坡活动性状态的危险性评价模型,采用GIS分析完成了西山村滑坡危险性评价。最后通过高活动性和高危险性的面积重叠度进行了验证,结果显示评价精度达96.03%。研究成果可为滑坡预警预报和治理措施提供一定的理论依据。

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钦州湾新港区布置对航道水流影响物理模型试验研究

张磊, 佘小建, 崔峥

长江科学院院报. 2018, 35(11): 82-85. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170612

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钦州港新建港区位于10万t级东航道和30万t级油码头航道水域,该规划方案对其航道水流及横流均有影响。借助潮流物理模型试验,模拟整个钦州湾海域潮流情况,对规划方案航道水流及横流进行了分析研究。模型试验研究表明:3个方案中30万t级油码头航道流速变化幅度在0.10 m/s以内,西岸线东航道处流速增加幅度均在0.20 m/s以内,方案1增加范围幅度最大。新港区水流主流在10万t级东航道,方案布置对西侧10万t级东航道水流及横流影响大于方案口门之间30万t级油码头航道,岸线圆滑处理后的方案3东航道横流减少明显。方案布置应尽量利用东航道横流较小的环抱式方案。

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不同荷载圆柱体在压力管道中运输的水力特性研究

胡志毅, 李永业, 黄莹彬

长江科学院院报. 2018, 35(11): 86-90. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170546

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囊体管道水力运输作为一种相对较新的输送方式,与传统的输送方式相比较,更加节能、高效、环保。为进一步推动囊体管道水力输送,优化圆柱体结构参数,通过将圆柱体的荷载作为控制变量,对圆柱体在有压管道运移时的水力特性进行探究。通过研究得出:圆柱体的平均速度随着荷载的增大而减小;有压管道内水流的压强沿程减小且圆柱体的荷载不影响这种变化趋势;同一断面压强值随圆柱体荷载的增大而增大;单位能耗随着圆柱体荷载的增大而增大;圆柱体的输送率随着荷载增大先增大后减小,并在圆柱体荷载为4 N时最大。研究结论为优化圆柱体结构参数及囊体管道水力输送的投入使用提供了一定的理论基础。

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基于一维固结仪的黄土蠕变试验方法

谷拴成, 胡春晖, 黄荣宾

长江科学院院报. 2018, 35(11): 91-95. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20180839

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传统一维固结仪只能进行基础的固结试验,由固结仪得到的试验曲线也不能称为蠕变曲线。基于一维固结仪,将土样制成高为6.0 cm,直径为6.18 cm的圆柱形试样,并在试样中心沿直径方向钻孔,人为提供土体破坏空间。综合考虑不同含水率(23.8%,20.1%,15.5%),不同垂直压力(125,175,225,275 kPa)条件下,通过分别加载的方式,得到了较为可靠的试验数据,并利用在孔内放置摄像探头的方式,全程观测黄土蠕变各个阶段的变化。该方法解决了传统固结仪由于环刀的限制,只能得到蠕变试验的衰减、稳定2个阶段的问题,实现了蠕变的衰减、稳定、加速完整3个阶段,具有操作简单,影响因素少,数据可靠性较强,更能直观地观察黄土蠕变土体变化的优点。

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考虑土工膜缺陷的面膜坝渗透稳定性分析

张继勋, 郁舒阳, 胡南雄, 杨兆兵

长江科学院院报. 2018, 35(11): 96-100. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170489

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为研究土工膜缺陷的面膜坝在库水位骤降情况下的渗流特性以及上游坝坡的稳定性,利用Geo-slope软件建立了破损土工膜有限元分析模型,对土工膜不同破损部位以及破损尺寸进行了渗流要素和稳定性分析。结果表明:土工膜破损位置越高,尺寸越大,浸润线抬升越高,渗漏量越大,但后者影响明显小于前者;当库水位高程降落至土工膜破损高程时,存在一个浸润线突然下降的“突变”初始稳定安全系数随着土工膜缺陷位置的变高和尺寸的变大而变小,安全系数总体上呈现先下降,后趋于稳定的规律,但在库水位高程经过土工膜缺陷处,存在一个突然上升的过程。研究成果为面膜坝运行过程中的稳定性评价和治理提供了参考。

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土工格栅与饱和细砂的界面特性试验研究

丁鲁强, 李大勇, 陈福全

长江科学院院报. 2018, 35(11): 101-106. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170474

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筋土界面特性是加筋土结构设计的重要技术指标,是揭示土工合成材料加筋机理的关键。采用GDS界面剪切仪研究了剪切速率、竖向应力及网孔尺寸对土工格栅与饱和细砂界面特性的影响。试验结果表明:剪切速率较小(≤1.0 mm/min)时,剪切速率对界面抗剪强度影响不大;剪切速率在1.0~10 mm/min范围内,随着剪切速率的增大,界面抗剪强度先增大后减小;界面抗剪强度随着竖向应力的增加而增大,竖向应力增强了土工格栅对土颗粒的嵌锁作用,限制了土颗粒的剪切移动,从而提高了土体的抗剪强度;剪切速率为1.0 mm/min,竖向应力较小(50~100 kPa)时,小网孔尺寸土工格栅加筋效果更明显;剪切速率为0.1 mm/min,竖向应力较大(200~300 kPa)时,大网孔尺寸土工格栅加筋效果更明显。研究结果对土工格栅在加筋土中的应用具有参考价值。

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高温后岩石三轴变形及渗透率演化规律

何涛, 曹雅娴

长江科学院院报. 2018, 35(11): 107-111. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170433

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对于深部采矿工程、核废料贮存、地热资源开发及利用等工程领域来说,岩石的热-力-液耦合研究是极为重要的。为研究高温后岩石变形及渗透率演化规律,对某塔里木地区矿井岩石进行不同温度下的热破裂处理后,进行了三轴应力下的加载试验,从强度、渗透率等方面对岩石力学特性进行了分析。结果表明:①加载初期,围压增大使渗透率降低,加载中期渗透率缓慢增大,加载后期渗透率急剧增大;②岩石渗透率随温度升高增大,且呈正指数增长;③温度低于一定值下岩石的热膨胀性不明显,而较高温度引起的热膨胀会明显破坏岩石结构,使其弹性模量和强度随温度的升高降低,渗透率随着温度的升高增大;④利用热力学理论,推导出温度变化时热应力所引起的岩石裂隙的变化,从而得到了渗透率随温度变化的模型。研究结果对于高温下多场耦合问题的研究有参考价值。

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坝后式水电站厂房不同支座方案减震对比研究

景月岭, 王洋洋

长江科学院院报. 2018, 35(11): 112-116. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170331

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通过建立某坝后式水电站主体结构的三维有限元模型,包括大坝、基础、坝后式厂房、厂房顶网架和支座简化模型,对比分析了在地震作用下带锚栓的板式橡胶支座、铅芯橡胶支座和铰支座3个方案对厂房上部结构的减震影响。研究结果表明:铰支座方案自振周期最短,支座节点的地震响应最大,其中厂房上、下游侧节点对最大层间位移比铅芯橡胶支座方案分别高31.74%和44.5%;铅芯橡胶支座方案由于具有较好的吸能效果,在地震作用下其本身适应剪切变形能力强,能很好地释放支座处支反力,厂房上、下游排架柱的第一主应力也是3个方案中最小的。由此可得,坝后式水电站厂房铅芯橡胶支座为推荐的支座选型方案。

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戈壁地区不同养护方式下混凝土桥墩回弹强度与试块强度试验研究

刘建勋

长江科学院院报. 2018, 35(11): 117-121. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170501

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为了研究戈壁地区不同养护方式下混凝土桥墩的回弹强度与试块强度的变化规律,首先对原材料的各项性能进行了检测与分析,然后通过对戈壁地区不同养护方式(标准养护、大气养护、土工布包裹养护、橡塑板包裹养护)下混凝土桥墩及同条件试块在不同龄期(3,5,7,14,28,56 d)时的强度进行了测试和分析,将所得的混凝土桥墩回弹强度及试块强度的发展规律进行了公式拟合和验证。结果表明:①按照大气养护、土工布包裹养护、橡塑板包裹养护、标准养护的顺序,混凝土抗压强度、抗拉强度、拉压比逐渐增大;②戈壁地区不同养护方式下,混凝土桥墩的回弹强度小于试块强度,两者的差值在3~9 MPa之间,随着龄期的增加两者的差值逐渐减小;③戈壁地区混凝土养护方式保温保湿效果越好,回弹强度与试块强度之间的差值就越小;④提出了戈壁地区不同养护方式下混凝土回弹强度及试块强度的计算公式,所得公式经验证误差较小,可以作为强度计算的参考。

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轻骨料混凝土抗压强度的影响因素研究

肖建强, 夏晓舟

长江科学院院报. 2018, 35(11): 122-125. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170611

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在细观层次上将轻骨料混凝土看成是砂浆基体、骨料夹杂和界面层组成的三相复合材料,在此基础上,运用细观力学均质化理论,对混凝土的抗压强度进行了数值模拟,分别探讨了骨料和水泥砂浆的杨氏模量比和轻骨料的体积百分比对混凝土和骨料的抗压强度比的影响。研究发现:骨料与基体的杨氏模量比存在一个临界值,当小于临界值时,混凝土的强度由界面层的抗压强度控制;当大于临界值时,混凝土的强度由骨料的抗压强度控制。

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适于富水岩溶大孔隙地层防渗加固的水泥砂膏浆

匡楚丰, 张贵金, 刘杰, 刘云贵, 杨菊

长江科学院院报. 2018, 35(11): 126-132. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170500

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富水岩溶大孔隙地层灌浆是基础处理的一个难题,地层的充填、防渗以及加固要求高,以往常采用砂浆或水泥膏浆进行处理,存在砂浆抗水冲释性能差及水泥膏浆可控性弱、浆液浪费严重等不足。基于膏浆良好的可控性、抗冲释性及砂浆的骨架和填充加固作用等优势,通过大样本长周期室内试验,研制了一种可用于富水岩溶大孔隙地层灌浆充填的新型可控水泥砂膏浆材料。研究表明:水泥砂膏浆与水泥膏浆及砂浆相比,浆液析水率降低至0%~3%;流动度最低可达到10~20 cm,凝结时间在2~30 min内可控可调,浆材具有较高的黏度和初始屈服应力;在流速为0.4~0.6 m/s时,浆材抗水流冲释后的留存率达到85%;浆材的结石率近100%,28 d的抗压强度达到10 MPa左右;浆材成本与普通水泥膏浆相当,且具有环保等方面的社会效益。通过实际工程应用,水泥砂膏浆是富水岩溶大孔隙地层防渗加固的优选材料,但在应用时注意可泵性。

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基于二进制和声粒子群算法的电站经济运行问题研究

高新稳, 周建中, 肖小刚, 张胜, 莫莉, 蒋志强, 冯仲恺

长江科学院院报. 2018, 35(11): 133-139. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20171385

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机组组合是电站经济运行问题中典型的复杂非线性优化问题,其求解难度随系统规模增大呈非线性增长,如何对其进行高效求解一直是电力系统研究领域的热点和难点问题。为此,提出一种适用于电站经济运行中机组组合问题的二进制和声粒子群算法(BHSPSO):首先将粒子群算法的信息共享机制纳入到和声搜索算法的和声记忆库考虑操作中,并利用全局极值实现音调微调;然后采用启发式智能调整策略处理时段关联型约束条件,即根据机组优先顺序修复旋转备用约束,在此基础上,设计了一种“开-停-开”的修复策略处理最小开停机时间约束,有效改善了优化计算结果质量。将该方法分别应用于电站10台机组(简称10机)至电站100台机组(简称100机)系统标准算例,仿真结果表明:所提算法具有简单高效、收敛速度快、鲁棒性强等优点,为水、火电机组组合优化运行问题的高效求解提供一种新的途径。

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粉煤灰地震动力破坏和模量弱化特性研究

蒋敏敏, 杨安伦, 肖昭然, 陈桂香

长江科学院院报. 2018, 35(11): 140-144. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20180928

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地震动力特性对于粉煤灰堆场、填筑体的安全至关重要。根据Seed-Idriss公式计算粉煤灰地基地震应力,通过动三轴试验研究50~200 kPa固结应力和3种不同动应力水平下的特性,得出地震下粉煤灰的动变形、动孔压、破坏形式和动模量弱化等特性。研究结果表明:地震循环应力较大时,破坏形式为双幅动应变达到限值;中等循环应力条件下,固结应力为50 kPa时,破坏形式为累积轴向应变达到限值,固结应力>50 kPa时,破坏形式为双幅动应变达到限值;地震循环应力较小时,粉煤灰不发生变形破坏。相同循环周数下,孔压比随着固结应力的增大而降低;达到变形破坏时,孔压远小于液化值。地震循环应力较大时,在10周循环荷载后,粉煤灰动模量迅速弱化;中等循环应力条件下,循环周数大于临界值后模量弱化指数迅速降低;地震循环应力较小时,粉煤灰的模量弱化不明显。研究成果可为粉煤灰堆场、地基、坝体等的动力计算提供依据。

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饱和高岭土的部分排水剪切应力-应变特性

徐可, 陈默子, 顾尧天, 雷国辉

长江科学院院报. 2018, 35(11): 145-148. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20180909

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为模拟实际工程中土体经常受到的固结和剪切同时作用(即部分排水剪切条件),基于三轴压缩试验方法,采用不同的轴向应变速率加载,并在剪切过程中始终打开排水阀的方式,开展了重塑饱和高岭土试样的部分排水剪切试验,分析了其在体变和孔压共同作用下的应力-应变特性。试验结果表明:部分排水剪切条件下所引起的孔压随着轴向应变位移加载速率的增加而增加,而抗剪强度却随着轴向应变位移加载速率的增加而减小,临界状态线并不依赖于剪切过程中的加载速率和排水条件。研究成果可为考虑部分排水剪切条件下地基稳定性分析方法的构建提供依据。

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三门峡黄土湿陷特性及其与结构强度的关系

陈宝, 喻达, 胡鑫, 潘燕敏

长江科学院院报. 2018, 35(11): 149-153. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20180926

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针对黄土湿陷性对大型输电线路塔基稳定产生不良影响的问题,对河南三门峡地区原状黄土开展了基本物理特性及湿陷性试验,获取了其湿陷系数与湿陷等级,分析了竖向压力和初始含水率对黄土湿陷性的影响规律,着重从结构强度的角度解释了黄土湿陷特性。结果表明:竖向压力与湿陷系数之间并非只是简单的单调增函数关系,而存在湿陷增强区间和湿陷减弱区间;塑限(18.6%)是黄土湿陷性强弱的分界点,当初始含水率小于塑限时,湿陷性较强,而当初始含水率接近或者大于塑限时,则湿陷性减弱;初始含水率与湿陷系数之间也并非只是简单的单调减函数关系,而在结构强度为200 kPa时(含水率为10%)附近出现明显的转折。

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K₀应力条件下砂土小应变剪切模量研究

李友洪, 顾晓强, 梁发云

长江科学院院报. 2018, 35(11): 154-158. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20180924

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利用带弯曲元波速测试的三轴仪对不同密实度下饱和丰浦砂进行了侧向静止土压力系数K₀固结试验,旨在得出丰浦砂在不同密实度下K₀值,并通过弯曲元波速测试计算K₀固结条件下饱和砂的小应变剪切模量。研究表明:随着砂土密实度的增加,K₀变小。同时,确定了K₀固结下砂土的小应变剪切模量G₀随有效围压和密实度的变化,并确定了G₀预测公式中的参数A和n的值。基于试验成果,进一步尝试建立了丰浦砂K₀系数和其小应变剪切模量G₀的关系。

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