2018年, 第35卷, 第5期　
刊出日期：2018-05-01

  

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  长江科学院院报. 2018, 35(5): 0-0.

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专家特约稿
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  高水头下不良地质体防渗补强技术研究与应用

  汪在芹

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 1-5. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20180237

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  针对200 m以上水头下复杂不良地质体的防渗补强技术难题,研发了高强度、高浸润渗透性、高粘结性、可操作时间长、胶凝时间精确可调和环保性能优良的CW系高性能环氧树脂灌浆材料,开发了针对不同受灌体和灌浆工况的水泥-化学复合灌浆精细控制工艺和配套灌浆设备,并形成了高水头下不良地质体处理成套技术。该技术已成功应用于溪洛渡、向家坝、清远抽水蓄能等重点水利水电工程,也可推广应用到交通、矿山等行业,具有广阔的应用前景。
江湖泥沙与治理
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  宁波市三江河道水沙变化规律及成因分析

  郑建根, 张松达, 谢敏, 胡成飞

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 6-11. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20171259

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  宁波市的姚江、奉化江和甬江俗称“三江”。基于2013—2016年7次水文测验资料,并结合多年潮位资料和1987年水文测验资料,对三江河道水沙变化规律及其成因进行了分析。研究表明:三江河道径流“顶浑”作用较强,含沙量自甬江口向上游逐渐递减;受海平面上升、河势变化和人类活动的综合影响,三江河道各潮位站平均高潮位自20世纪80年代起均呈抬升趋势;2010—2016年镇海站平均高潮位较20世纪80年代抬升了0.33 m;近30 a来,同样潮差下,甬江口断面涨潮平均流速无明显变化,涨潮量呈减小趋势,而含沙量和输沙量呈增大趋势。研究成果为三江河道的河床演变分析提供了一定的科学依据,以及为甬江流域的治理提供了一定的技术支撑。
水资源与环境
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  强降雨过程中入库面源污染对库区水质的影响

  黄瑞, 韩龙喜, 张防修

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 12-16. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161227

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  为分析强降雨导致面源污染入库对库区水质的影响,以大伙房水库为例,构建库区三维水动力及水质模型,分析了强降雨过程中库区三维水动力及污染物浓度空间变化特征。结果表明:当入库流量较大时,库区水流场主要受吞吐流影响。污染团在水流输移作用下向下游迁移扩散,最大浓度及影响范围随时间先增加后逐步减小。当入库流量逐步减小时,吞吐流的影响逐步减弱,水流场变化受吞吐流和风生流共同支配。污染团在迁移过程中受此影响,浓度在三维方向呈现相应变化特征。研究结果可为制定更为切实可行的面源污染治理措施提供技术参考。
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  1980—2015年资水尾闾水文条件变化分析

  马利军, 郭穗丰, 戴阳豪

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 17-22. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161298

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  通过桃江、益阳水文站1980—2015年逐日水位和流量资料,分析资水尾闾水位、流量变化趋势及突变情况,初步探求引起这一变化的原因及其影响。结果表明:近36 a来,资水尾闾径流量年际间呈周期性波动,丰、枯水期交替出现,自2000年以后进入少水期,径流量整体上呈下降趋势,但这一趋势并不显著;受无序采砂导致河床大幅下切及湘水洪道水位降低等因素影响,资水尾闾水位下降,发生均值突变,桃江站降幅达1.72 m,益阳站达0.80 m;因水位突变导致流域水位-流量关系发生明显改变,原有河湖双向互补的关系也发生变化,湖水单一补给入河,一定程度上缓解了资水水位的进一步下降。研究成果可为资水综合开发利用及灾害防治提供科学依据。
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  Clark单位线法的分布式改进

  万晓丹, 曹京京, 申红彬

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 23-26. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161324

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  Clark单位线法是一种分散型集总式的单位线模型。基于Clark单位线的线性性质,可以将单一线性水库分别平移至不同等流时单元进行调蓄,建立相应的单位线,并按不同等流时单元传播滞时分别进行推移叠加,从而改进成为一种分布式的单位线模型表述形式。该分布式单位线模型演算参数取值方法包括2种:整体算术平均与逐级算术平均。将改进后的分布式单位线模型应用于沿渡河子流域时段单位线的推求,并与他人采用传统Clark单位线法计算得到的时段单位线进行了比较,结果表明对Clark单位线法的分布式改进是合理的。研究成果为以后进一步将Clark单位线法分布改进应用于水文响应单元提供了基础。
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  天门市水资源承载力评价与适应性分析

  任杰宇, 邴建平, 张翔

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 27-31. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170005

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  为评价天门市水资源承载力情况,采用主成分分析法选取主要指标构成能较全面地代表天门市水资源承载力的简化指标体系,采用熵权法和主成分分析法对天门市2010—2014年水资源承载力进行评价,得到其水资源承载力综合评分,从而为天门市水资源可持续利用提供依据。研究结果表明:天门市水资源承载力主要受地表水资源量、用水量以及生活水平的影响并呈不断优化趋势,但综合天门市主要自然灾害为旱灾的现实情况来看,天门市对于旱季水资源量紧缺的情况缺少有效应对方法,这也极大影响了天门市的水资源承载力;在水资源承载力评价的基础上,对天门市水资源承载力适应性进行评价,认为其主要处于一般不适应和均衡状态。
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  区域性地下水流河谷区排泄咸淡混合特征分析

  李潇, 漆继红, 许模, 安成蛟, 吴明亮

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 32-36. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161375

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  西南高山峡谷区,地形及地层岩性特征造就了温度、矿化度异于局部地下水流系统的区域地下水流系统,季节变动或人为因素造成地表水水位抬升甚至淹没地下水的排泄点,从而影响该系统排泄端地下水与地表水的混合特征。为了研究该区域的地下水流和地表水的盐分混合特征,采用砂槽物理模型以及SEAWAT模块数值模型从盐分浓度分布特征方面研究排泄端混合特征的变化规律。结果表明:区域地下水流系统与地表水之间存在水头差与密度差,在二者共同作用下,淡水侵入含水层,发生水动力弥散作用,形成低矿化度淡水逐渐过渡到高矿化度咸水的混合过渡带,其边界呈抛物线形;通过模拟不同密度差条件下的混合过程,进一步表明咸淡水密度差越大,混合过渡带后退距离越远,形态越扁长。研究结果将为分析咸淡水混合过程中温度分布特征提供参考,进而为深入研究西南地区多级次地下水流系统的混合特征作铺垫。
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  西南地区流域设计洪峰与集水面积关系探讨

  姚瑞虎, 覃光华, 何清燕, 李品良, 曹泠然

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 37-40. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161281

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  由于西南地区地形地貌复杂多变,许多地区缺乏实测洪水资料,给水利工程建设带来诸多不便。为了解决上述问题,为水利工程建设提供参考资料,基于西南地区11个流域66个水文站点的设计洪峰流量(Q_p)和集水面积(F)资料,通过统计分析,分类研究了西南地区Q_p与F之间的关系。结果表明:嘉陵江流域、沱江流域、涪江流域、岷江流域、澜沧江流域Q_p与F之间能较好地满足线性关系;大渡河流域、青衣江流域、雅砻江流域Q_p与F之间指数关系较显著;金沙江流域、怒江流域和雅鲁藏布江流域Q_p与F之间幂函数关系较好。研究成果可为无资料地区建立流域Q_p与F之间的相关关系提供参考。
工程安全与灾害防治
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  宣汉地区降雨型滑坡空间发育规律及敏感性分析

  邵山, 汤明高, 聂兵其, 李云杰, 王飞龙, 杨何

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 41-46. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170418

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  宣汉县是四川省达州市地质灾害较为发育的县区。为研究该区域滑坡分布及稳定性规律,通过实地调查滑坡数据信息,并结合GIS技术和确定性系数法,分析与滑坡分布及稳定性紧密关联的多个致灾因子(滑坡坡度、高程、坡向、岩性、水系和公路)的敏感性。结果表明研究区滑坡灾害受到致灾因子影响区间多发生在:①400～1 000 m的高程范围内,其中400～600 m处于高度易发区;②滑坡坡度处于5°～25°的相对区间内,其中5°～15°区间更加敏感;③水系缓冲区和公路缓冲区均在800 m范围内,特别是公路缓冲区在400 m范围内的影响更大。同时,应用敏感性系数比值和敏感性指数进一步分析了致灾因子对滑坡分布和稳定性2个方面的影响程度。分析表明:坡度因子对降雨型滑坡稳定性起到重要的影响,但其对滑坡分布的影响程度要弱于公路因子。研究结果为今后类似条件下的滑坡危险性评价、防灾减灾计划等提供理论依托。
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  压力钢管运行安全监测系统初步设计

  杨光明, 郭军良

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 47-51. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161235

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  水电厂压力钢管运行安全的问题不可忽视。针对目前压力钢管安全监测系统技术不够完善的情况,设计了一种全新的压力钢管实时安全监测系统。分析了当前压力钢管安全监测现状及其存在的问题,明确压力钢管监测系统的设计原则。提出了基于有线局域网和基于无线网络所构建的2种监测系统结构,并图示其相应系统的组成。从系统的工作原理、功能模块、程序设计方案等方面予以分析,详细介绍了测点布置的选取方法,对压力钢管与伸缩节之间振动响应的传递函数关系作了简要分析,为水电厂压力钢管安全监测工作提供参考。
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  基于FAHP的水坝监测系统组网优化设计与应用

  柴启蕾, 唐求, 李斌勤

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 52-56. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161321

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  针对传统水坝安全监测系统网络通信过程中,传输节点由于信道扫描和排队等待造成的数据传输时延长、传输效率低的问题,在模糊层次分析法(FAHP)的基础上,提出ZigBee感知组网传输优化设计方法。首先构建水坝安全监测系统组网结构,然后根据模糊层次分析法计算传输节点权重,并由权重结果分析节点有效性和传输顺序;最后重置节点组网结构和数据传输路径,实现监测系统传输优化设计。仿真结果和沩水坝安全监测工程项目应用实例表明,该优化设计方法能够延长系统运行监测时间、提高数据传输效率,适用于不同监测系统中传感路由节点的组网传输优化设计。
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  基于AdaBoost集成的WPSO-RBF大坝变形监控模型

  沈晶鑫, 房彬, 郑东健, 郭芝韵, 李丹

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 57-62. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161313

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  变形监测是大坝安全监测的必设项目,由于影响因子众多,常利用神经网络(如BP,RBF等)进行参数选取和模型建立。传统的径向基函数(RBF)神经网络因网络结构简单、收敛速度快而被广泛运用,但其在预测中易陷入局部最优且参数选取不当会对其收敛性产生影响。因此,首先利用动态权重粒子群算法(WPSO)对RBF神经网络的3个参数(隐含层基函数的中心c、宽度d及隐含层到输出层的权值w)进行优化,建立基于WPSO-RBF的大坝变形监控模型,然后将WPSO-RBF模型作为弱分类器,采用AdaBoost算法进行集成,建立基于WPSO-RBF-AdaBoost的大坝变形监控模型。将该模型运用到工程实例中,实例结果显示该模型具有收敛速度快、分类精度高、泛化能力好,可建立较优的大坝变形监控模型。
水力学
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  坝体溃决过程与溃坝洪水演进耦合数值模拟

  姜治兵, 崔丹, 程子兵

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 63-67. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20171175

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  研究坝体的溃决过程与溃坝洪水演进对于处置由溃坝引起的洪水灾害、提升水利安全具有重要的意义。鉴于目前大多模型均将坝体溃决过程与溃坝洪水演进分别进行模拟,不能反映土体与水流相互耦合的特点,模拟结果精度有限。基于对土体有限抗冲能力的考虑,选取双曲线型冲蚀速率表达式描述坝体冲蚀、采用简化Bishop法搜索临界滑裂面描述溃口边坡坍塌和具有总变差不增特性的MacCormack有限体积法离散控制方程,建立了坝体溃决过程与溃坝洪水演进耦合的平面二维数值模型。实际算例表明模型合理地模拟了溃口的发展过程与洪水演进过程,在溃口急缓流转换区展现了较强稳定性,守恒性良好,可作为溃坝洪水风险评估与洪灾预报的有力工具。
岩土工程
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  ABAQUS渗流应力耦合分析中渗透荷载施加问题探讨

  吕从聪, 李宗利, 李东奇

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 68-72. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161205

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  渗流应力耦合问题是目前数值分析的热点之一,渗流对应力的影响主要体现在渗透荷载上,然而不同学者应用ABAQUS进行渗流应力耦合分析建模时,在水荷载边界条件施加方面出现2种个问题:定义了孔压边界后,是否还有必要施加静水压力;考虑了坝基的渗流作用,是否还需要在坝底面定义扬压力荷载。通过竖向应力平衡和孔隙静水压力平衡理论及算例对这2个问题进行分析,结果表明:在应用ABAQUS进行渗流应力耦合分析时应同时考虑静水压力和孔压边界;当不考虑坝体渗透性时,应施加扬压力,而考虑坝体渗透性时,则无需再单独施加扬压力。分析成果可为研究ABAQUS进行混凝土重力坝渗流应力耦合分析时渗流荷载和水边界条件的施加问题提供参考。
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  岩石锚杆界面滑移破坏的DEM数值模拟

  方威, 司马军, 蒋明镜

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 73-78. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161311

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  锚固体与岩体之间界面滑移破坏是锚固系统失效的主要形式之一,开展岩石锚杆界面力学特性和破坏机制研究具有重要意义。基于岩石微观胶结接触模型,采用颗粒离散元(DEM)模拟了岩石锚杆的拉拔试验。首先分析了荷载-位移关系、轴力分布和界面剪应力分布规律,然后通过胶结破坏点的数目和组构研究了锚固段界面的微观破坏机制。主要结论有:模拟的荷载-位移曲线与室内试验结果基本一致;拉拔峰值荷载随锚固长度的增加而增大,界面平均粘结强度随着锚固长度的增加而减小;拉拔荷载值达到峰值后,锚固段界面产生渐进破坏;锚固段破坏在宏观上表现为界面滑移,在微观上主要表现为界面处的胶结拉伸破坏和沿轴力方向的微裂纹扩展。研究成果对开展岩石粘结锚杆的界面力学特性和破坏机制研究以及正确指导工程实践具有重要意义。
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  基于非均质地层模型的桩基注浆数值模拟

  雷进生, 鲁文浩, 程爽, 李美云, 唐亚周, 孟强

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 79-84. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170248

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  桩周后注浆技术是提高桩基承载力的重要措施。结合某工程勘察获得的场地土层物理参数,基于随机分形方法,运用Diamond-Square算法构建随机非均质地层模型;考虑桩基周围注浆过程中土层孔隙率、渗透率以及其他参数的动态变化过程,结合流体运动方程进行数值模拟。分析注浆过程中桩基周围土层物理参数的实时动态变化,获得浆液扩散及结石体的不规则分布情况;注浆后桩侧和桩端周围土体、结石体力学特性显著改善,桩周注浆加固效果明显。基于非均质地层模型开展注浆数值模拟计算,可以指导和评价桩周注浆加固过程。
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  光滑接触条件下非圆形有压隧洞应力及位移解析解

  尹崇林, 吕爱钟, 陶钧烨

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 85-92. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20171106

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  考虑支护滞后的力学过程,并在衬砌与围岩为光滑接触的条件下,利用平面弹性复变函数法推导出非圆形隧洞在原始地应力和内水压力作用下的应力及位移解析解。根据衬砌内边界的应力边界条件及围岩与衬砌接触面上的应力和法向位移连续条件,获得了求解围岩和衬砌解析函数的基本方程。利用幂级数方法求解基本方程,再由此计算围岩和衬砌中的应力和位移,并且利用数值方法验证了所得结果。以直墙半圆拱形隧洞为例,分析了不同位移释放系数、侧压力系数和内水压力条件下的围岩开挖边界和衬砌内外边界的切向应力及围岩与衬砌接触面上的法向应力分布规律。研究成果可为求解深埋隧洞围岩与衬砌的应力及位移解析解提供参考。
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  冻融循环条件下亚氯盐渍土盐冻胀试验研究

  刘凯, 张远芳, 张运海, 潘蕾

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 93-96. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161197

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  为研究亚氯盐渍土的盐冻胀特性,对罗布泊地区天然亚氯盐渍土进行多次冻融循环试验,研究了含硫酸盐亚氯盐渍土的温度变化规律和盐胀特性。试验结果表明:在冻融循环作用下,同一土层的温度升降基本一致,每一土层的温度分布形式成抛物线型,离冷端面较近的第1层和第2层温度变化较大,而第3层到第5层温度变化较小;低液限粉土的亚氯盐渍土具有较好的盐胀累加效果,盐胀量随着温度的降低而增加,随着温度的升高有所回落,最大盐胀量可达到7.61 mm;前4周期的盐胀效果明显,产生的盐胀量约占总盐胀量的80%;盐胀在前6次冻融循环逐渐增大,但增大的趋势慢慢降低,并在第7次冻融循环作用时趋于稳定。研究成果可为分析含硫酸盐亚氯盐渍土的盐胀机理和治理盐胀病害提供参考。
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  爆炸应力波在层状节理岩体中传播规律及数值模拟

  李鹏, 周佳, 李振

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 97-102. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161349

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  为了得到爆炸应力波在层状节理裂隙岩体中的传播与能量衰减规律,以便更好地研究围岩结构动力稳定性,以凤凰山铁矿为研究背景,建立了2种巷道模型:一种在巷道上方预设2个平行的水平节理,另一种不含节理。通过进行相似理论与试验研究和FLAC^3D数值模拟软件的非线性动力反应对比分析,在输入爆破荷载后,分析在不同时刻和位置时,完整岩体的地质力学模型和节理岩体的地质力学模型的爆炸应力波质点速度。结果表明:爆炸应力波在节理岩体中的衰减比在完整岩体中的衰减快;在同一质点处,各方向上的衰减各不相同,并且2种方法的结果几乎相同。研究成果为爆破应力波规律的把握和对巷道进行支护提供了重要的理论依据。
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  双排桩与单排桩组合多级支护结构在深大基坑中的应用

  李松, 马郧, 郭运, 张德乐, 李受祉, 刘佑祥, 张晓玉

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 103-109. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161268

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  以武汉凯德广场古田项目深基坑工程为例,通过多级支护结构的使用,减少了大面积设置内支撑,有效地解决了传统桩撑支护造价高、工期长、拆除支撑产生的固体废弃物易造成环境污染等多方面的问题,取得了较好的社会经济效益。使用有限元方法对双排桩与单排桩组合多级支护结构深基坑的变形特性和稳定性进行了深入的研究。结果表明:基坑整体稳定性和破坏形式与2级支护间距有较大关联,与留土高度关系不大;随着2级支护间距的增大,第1、第2级支护最大水平位移均减小,基坑整体稳定性提高;随着留土高度的增大,第1级支护最大水平位移减小,而第2级支护最大水平位移增大,基坑整体稳定性基本不变。最后提出了整体式破坏、关联式破坏和分离式破坏分别对应的2级支护间距范围,可为基坑设计计算提供借鉴。
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  冰水堆积物隧道松动土压力计算方法修正及应用

  魏旭博, 石豫川, 顾新杰, 吉锋, 张振

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 110-114. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161266

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  由于冰水堆积物独特的力学性质,一般隧洞压力计算公式不能满足冰水堆积物隧洞压力的计算。针对这一情况,通过理论分析推导出侧压力系数,然后利用数值模拟方法对不同埋深下的应力分布特征进行对比,并对土拱效应进行讨论,进而推导出适用于冰水堆积物隧洞压力计算的太沙基松动土压力公式,最后对修正前、后太沙基公式以及铁路隧道设计规范公式进行对比。结果表明:冰水堆积体采用铁路隧道设计规范中的方法会造成隧洞压力计算值偏高,修正后的太沙基松动土压力能较好地反映冰水堆积物隧洞的实际压力。研究成果可为冰水堆积体隧道工程的松动土压力计算提供参考。
水工结构与材料
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  水泥-凝灰岩-粉煤灰复合胶凝材料硬化浆体微观结构特征

  李响, 李正平, 胡贤, 李家正, 石妍, 田德智

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 115-119. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161255

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  利用X射线衍射(XRD)、热重(TG)、压汞法(MIP)、扫描电镜分析(SEM)等现代测试技术与方法对水泥-凝灰岩-粉煤灰复合胶凝材料硬化浆体微观结构特征进行测定和分析。结果显示:凝灰岩的掺入使得硬化浆体中引入了长石、水云母及低温型石英(α-SiO₂)等晶相物质,其余水化产物与纯水泥样品基本相同;含有凝灰岩的水泥硬化浆体中Ca(OH)₂含量降低幅度明显小于水泥-粉煤灰二元胶凝体系;随着养护龄期的延长,复合胶凝材料硬化浆体孔隙率逐渐降低,孔径逐步得到细化,到水化180 d时,各样品中最可几孔径的分布主要集中在4.5~50 nm,浆体结构朝着对耐久性有利的方向发展;凝灰岩颗粒特殊形貌引起的形态效应和微集料填充作用在水化初期显得较为明显;相比于同掺量情况下的单掺粉煤灰体系和单掺凝灰岩体系,水泥-凝灰岩-粉煤灰三元胶凝体系的水化产物较多,越来越多的凝灰岩和水泥的水化产物包裹粉煤灰球形颗粒,并逐渐形成整体,整个浆体微观结构结合紧密。
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  土石坝超深混凝土防渗墙变形与受力分析

  任翔, 高大水, 高全, 沈婷

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 120-124. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20171321

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  我国病险土石坝已开始应用超过60 m的超深混凝土防渗墙进行加固。受库水变化和帮坡加载等作用、基岩嵌固条件及墙体材料性能等影响,防渗墙受力复杂多变。结合花凉亭水库大坝除险加固工程,采用Biot固结理论和南水双屈服面弹塑性模型,对混凝土防渗墙在坝体内的变形与受力情况进行三维仿真分析。成果表明:坝体混凝土防渗墙受老坝帮坡加固和库水上升的影响较小;超深混凝土防渗墙建议适当提高抗压强度、降低弹性模量,以满足其受力和耐久性要求;对于非直线型大坝拐弯处的混凝土防渗墙,底部墙体应力会增大,可考虑增设钢筋等措施。研究成果可为超深混凝土防渗墙的设计提供借鉴。
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  基于车流统计的预应力混凝土连续梁桥疲劳性能评价

  薛刚, 孙树宝, 孙晓燕

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 125-129. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161172

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  为研究车辆反复作用下在役预应力混凝土连续梁桥的疲劳损伤情况,对车流信息进行统计,确立标准疲劳车辆模型。建立全桥有限元模型,计算在一辆三轴标准疲劳车作用下沿全桥纵向不同位置混凝土和预应力筋的疲劳损伤度,可知边跨跨中底板预应力筋的疲劳损伤最大。计算在当前车流量,标准疲劳车辆一般运行状态下边跨跨中底板预应力筋的疲劳损伤度,得知其累计疲劳损伤较小,不会发生疲劳破坏;考虑到裂缝、车流量增长和车辆超重超载对桥梁疲劳损伤的影响,以2倍车重的6轴标准疲劳车作为超重车,从桥梁疲劳破坏层面推算出日均超大型、超重车数量不应超过382辆。
信息技术应用
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  基于GRACE和MODIS数据的长江流域陆地水储量变化分析及预测

  李晓英, 叶根苗, 蔡晨凯, 苏志伟

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 130-135. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161195

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  利用GRACE重力卫星数据反演的长江流域陆地水储量变化(TWSA)以及MODIS遥感数据生成的归一化植被指数(NDVI),从趋势性、相关性及时空变化特征3方面分析长江流域陆地水储量变化以及植被覆盖变化。结果表明:长江流域归一化植被指数(NDVI)与陆地水储量变化(TWSA)之间有强相关性,二者均在2月份达到最低值,在8月份达到峰值,季节变化均呈现夏季＞秋季＞春季＞冬季的规律。利用GRACE水储量与NDVI最小二乘拟合关系,通过灰色预测模型得出长江流域2016年为偏丰水年。研究结果可为长江流域水资源规划及预警提供参考依据。
水利工程建设与管理
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  基于BIM的时空碰撞检查技术在水电工程施工中的应用

  林伟, 孙华艳, 张新宇, 路佳欣, 程雷梓

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 136-141. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20161282

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  在水电工程施工过程中,受施工组织、外部环境条件变化等因素影响,各种施工冲突、施工干扰问题时有发生,对工程施工质量、安全及进度等带来不同程度的影响,尤其是涉及大规模群体性建筑结构时,紧张的施工时段、有限的施工空间、多台套施工设备之间的关系更为复杂。由于缺乏有效的技术手段和技术工具,分析解决此类问题十分困难。为此,本文将时空碰撞检查概念引入水电工程施工,融合4D模拟和碰撞检查2项BIM功能,介绍了时空碰撞检查的研究方法、技术路线与实施步骤,应用于洞室群开挖、大型施工设备安装运行等工程实例中,对施工过程中可能产生的施工冲突问题提出了预警和解决方案,取得了理想的效果,为类似工程问题提供了研究思路和解决途径。
第十届全国泥沙基本理论研究学术研讨会专栏
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  三峡水库库尾重庆主城区河段冲淤特性

  朱玲玲, 李俊, 袁晶

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 142-146. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20170995

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  重庆主城区河段是西南地区水陆交通枢纽,其河道泥沙冲淤关系到防洪、航运及码头作业等一系列问题,是三峡水库泥沙问题的重点内容之一。三峡水库175 m试验性蓄水后,该河段位于库尾段,年内水力特性显著改变,河床冲淤规律相应发生变化。依据实测水沙及河道原型观测资料,对比研究了近15 a天然状态下和三峡水库175 m水位试验性蓄水后河段的泥沙冲淤变化。结果表明:自然状态下重庆主城区河段以冲刷为主,汛后走沙、汛期淤积规律明显,且汛后为主走沙期;三峡水库175 m水位试验性蓄水后至2012年河床冲刷强度下降,主走沙期推迟至汛前消落期;2013年以来上游来沙大幅减少使得河段冲刷强度增大。研究成果可为三峡水库优化调度和重庆主城区河段的规划治理提供参考。
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  三峡水库蓄水期长江中游湖泊调蓄能力变化

  邓金运, 范少英, 庞灿楠, 刘聪聪

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 147-152. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20171058

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  长江中游通江湖泊的调蓄能力与整个区域的水安全密切相关。在对洞庭湖、鄱阳湖(下称“两湖”)调蓄机理探讨的基础上,揭示了两湖泊调蓄的临界状态及临界条件,分析了三峡水库蓄水期两湖泊调蓄能力的变化。研究结果表明:洞庭湖与鄱阳湖具有相同的调蓄机理,其调蓄能力变化受入湖流量和长江干流顶托的双重影响,湖泊调蓄过程表现为入湖与出湖水量的动态调整,湖泊调蓄量不断向0趋近。三峡水库运用后,两湖泊9—10月份调蓄能力下降明显,与2003—2007年相比,2008—2014年两湖汛后调蓄水量的减小更大。
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  三峡库区枝状河网水动力过程实时模拟

  卢程伟, 周建中, 胡德超, 张余龙

  长江科学院院报. 2018, 35(5): 153-156. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20171037

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  基于圣维南控制方程组,针对三峡库区朱沱—坝址河段,采用θ半隐方法离散动量方程的水位梯度项,运用欧拉-拉格朗日方法求解动量方程的对流项,利用有限体积法离散连续性方程,结合预测校正法将枝状河网稀疏线性系统分解为若干三对角子系统,建立了一种可实现河网系统速度-压力耦合问题简单、快速及高精度求解的一维枝状河网水流数学模型。选用2005年、2006年实测水位资料对该模型进行率定与验证,水位计算误差一般＜10 cm,流量计算误差一般＜5%,数学模型计算结果与实测资料符合较好,表明模型精度较高。在单核串行效率测试中,模型模拟1 a水流过程耗时约23.7 s,实现了三峡库区枝状河网水动力过程的实时模拟。