长江科学院院报

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长江科学院院报. 2020, 37(8): 0-0.

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严寒条件下面板堆石坝长面板一次拉成裂缝成因分析

李家正

长江科学院院报. 2020, 37(8): 1-8. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200049

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因工期及气候条件限制,部分严寒地区面板堆石坝的混凝土面板需一次拉成。通过对某面板堆石坝工程面板混凝土材料体系、环境条件、堆石体结构和垫层接触面特性、养护及越冬措施等因素对面板开裂影响的研究,结合现场实测裂缝性态,分析了严寒地区一次拉成长斜面混凝土面板施工期裂缝的成因。结果表明:混凝土胶凝材料体系绝热温升值高,温度收缩、自生收缩、干燥收缩大是面板开裂的内因;混凝土浇筑温度高、昼夜温差大、养护水温较低,越冬期混凝土温降绝对值大,是影响面板开裂的环境因素;垫层接触面对面板约束程度对混凝土面板内部的受力状态、应力水平和分布特性有显著影响;喷涂乳化沥青可有效降低面板的受约束程度,减小开裂风险。预防和减少面板混凝土裂缝的发生,应从混凝土材料体系、堆石体和垫层结构、环境因素的控制等方面予以足够重视。

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岷江流域水库建设对水沙输移的影响

吕超楠, 金中武, 林木松, 李秋荔, 王玉璇

长江科学院院报. 2020, 37(8): 9-15. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190573

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岷江作为长江上游重要支流,为川西和成都平原社会经济发展提供了重要支撑。相较于长江其他主要支流,岷江流域整体水电开发时间略晚。近年来,岷江流域水库建设工程不断增多,流域水沙情况开始变化。根据实测资料,运用水沙过程线法和径流量-输沙量双累计曲线法,初步分析岷江水库建设特点、水沙输移变化,以及二者之间的联系。结果表明:水库数量和总库容分别在1970年和2005年后有了较大的提升,水库建设的趋势是由干流深入到支流,虽然近年水库建设数量减少,但高坝大库逐渐增多;随着建坝技术水平的提高,逐渐由易建造的土坝变为筑坝难度高的其它坝型;由于水库调控能力、拦沙作用的增强,流域主汛期径流量、输沙量出现坦化现象,年径流量和年输沙量在1990年后均有减小趋势,且年输沙量减少的趋势更明显。近期高场站年输沙量变化与岷江水库建设有着一定的负相关关系,随着岷江流域水库总库容的进一步增大,这种相关关系增强,且在汛期体现得更为明显。

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堰塞体堵江对雅鲁藏布大峡谷地区河流地貌的影响

李志威, 汤韬, 袁昕亚, 余国安

长江科学院院报. 2020, 37(8): 16-21. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190718

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雅鲁藏布大峡谷地区地质灾害频繁,以易贡藏布与帕隆藏布两条支流为主,这2条河流沿岸发生滑坡、崩塌和泥石流易形成堰塞体堵塞河道并形成堰塞湖。基于易贡湖、古乡湖、然乌湖和天磨沟的多年遥感影像以及函数拟合纵剖面分析与野外调查,分析堰塞体上游河床演变过程及其河流地貌学意义。以易贡湖为例,当堰塞湖水深从4 m增至8 m时,估算其单宽输沙能力增加约3倍,但输沙率沿程快速衰减,泥沙进入堰塞湖中发生严重淤积,从而发育较多成型淤积体,同时洪水期水流将原有成型淤积体(如沙洲)冲刷分割为不规则的群体沙洲,使得湖内河床形态持续变化。本成果为研究河流地貌对堰塞体堵江的响应提供了基础。

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基于地理信息系统的区域水环境承载力评价

邓红卫, 王鹏

长江科学院院报. 2020, 37(8): 22-28. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190679

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掌握区域水环境承载力(WECC)对可持续发展政策的制定具有重要意义。针对恩施州的水环境现状,综合选取社会-资源环境-经济系统下的15个评价指标,构建水环境承载力评价指标体系。结合地理信息系统(GIS)空间分析功能,采用离差平方和组合赋权法对各指标的主、客观权重进行综合赋权,在GIS中将各指标进行栅格化处理并进行赋权叠加,得到2017年恩施州水环境承载力的量化值和水环境承载状态的空间分布图。结果表明,恩施州整体水环境承载力属一般水平,水环境承载力为优、良、一般、较差和差5个等级的面积比例分别为1.23%,27.24%,42.62%,19.17%,9.74%;其中来凤、宣恩、鹤峰3县水环境承载力最高,建始、巴东、咸丰3县水环境承载力稍次,利川市和恩施市的水环境承载力最差。研究成果可为恩施州可持续发展政策的制定提供指导。

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基于改进FDC法的小水电生态流量计算与生态调度研究

刘树锋, 陈记臣, 关帅

长江科学院院报. 2020, 37(8): 29-34. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190462

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中小河流上的小水电在蓄水发电发挥经济效益的同时也会对环境产生一定的影响。为避免下游出现减脱水情况,小水电的生态流量计算和生态调度研究显得尤为重要。选取杨溪河上的横溪引水式水电站为例,运用降雨-径流深关系计算径流量,同时应用改进的流量-历时曲线(FDC)法计算丰、平、枯水年的生态流量,并进行生态调度研究。结果表明:依据韶关站的降雨-径流深关系,能够较为准确地求得横溪水电站的径流量;无调度情况下,横溪水电站的来水量在不同来水年均不能完全满足根据改进FDC法计算得到的生态流量要求;改进FDC法具有一定的推广适用性和合理性;通过生态调度后,横溪水电站不同来水年的过坝流量均能满足水生生态需求,而且能够使发电效益最大。研究可为促进水能的可持续开发、高效平衡发电效益与生态效益以及中小河流的健康管理提供参考。

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长江攀枝花—宜昌江段水温时空变化规律

邹珊, 李雨, 陈金凤, 张国学, 周新春

长江科学院院报. 2020, 37(8): 35-41. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190524

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受气候变化、梯级水库运行及支流入汇等多重因素影响,长江攀枝花—宜昌江段水温的时空分布发生了显著变化,其必将对河流生态系统产生深远影响。选择干支流控制性水文站1956—2016年近61 a水温资料,采用归因分析和多尺度对比分析,研究了该江段水温的时空变异特性及沿程分布。结果表明:攀枝花—宜昌江段干流升温趋势明显,而支流岷江受气温变冷带影响,1956—1990年间水温持续下降1 ℃,其后逐渐回暖;年内水温极差逐年减小,减小幅度为0.38~1.46 ℃/(10 a),水温年内过程趋于平坦;梯级水库建设使屏山站和宜昌站下游河道春、夏季水温降低而秋、冬季水温升高,其中4月份与12月份的变化幅度较大,这2个站点在4月份和12月份的水温分别较蓄水前改变-2.6 ℃和4 ℃左右;沿程水温格局总体稳定,即干流攀枝花—屏山江段持续升温超2 ℃;低温、量大(流量占比50%以上)的岷江水入汇,使屏山—朱沱江段水温下降0.6 ℃;嘉陵江高温水与乌江低温水由于流量占比不大,对朱沱—宜昌江段水温影响亦不大。研究成果可为上游梯级水库开展生态调度及建立生态补偿机制等提供科学依据。

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面向总量控制的流域水量动态优化分配方法

吴贞晖, 梅亚东, 蔡昊

长江科学院院报. 2020, 37(8): 42-48. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190487

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为了根据来水情形确定年度用水总量控制指标并对水量分配过程进行合理控制,提出了面向总量控制的水量动态优化分配方法。以抚河流域为研究对象,构建了以流域余留期缺水量最小为目标,综合考虑用水区水量需求、控制断面流量要求等约束的水量优化模型,通过“预报-决策-执行-更新”的动态运行方式实现了用水总量控制指标的实时调整。结果表明:在年内水资源由丰转枯时,各用水区的缺水率较传统调度下降了3.8%~25.3%;当年内水资源由枯转丰时,各分区余留期用水量始终控制在余留期总量控制指标之内。本方法得到的年度用水总量控制指标能有效地适应年内不同来水情况,并能根据不同来水条件对供水行为进行激励或约束。

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华阳河湖群水位变化对水质的影响

曾凯, 王家生, 章运超, 张琳, 杨启红

长江科学院院报. 2020, 37(8): 49-53. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190419

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针对华阳河湖群水质变化的问题,基于典型站点水位和水质实测资料,同时运用Spearman法分析华阳河湖群水位在空间、时间变化上对水质指标的影响趋势以及水位、水质的相关性。结果表明:空间变化上,受长江来水水质影响,华阳河湖群总体呈现西部水质较差、东部水质较好的分布特征;年际变化上,在2015—2018年间,龙感湖、黄湖、泊湖、大官湖水质存在一定程度的波动,且2018年龙感湖、黄湖、泊湖水质较差;年内变化上,各湖泊污染物浓度指标总体表现出枯水期大于丰水期的特征;相关性上,华阳河湖群水位变化与TN、TP、COD浓度均呈负相关,其平均相关系数分别约为-0.43,-0.41,-0.09,但绝对值均＜0.5。研究结果可为今后华阳河流域的水环境综合治理提供参考。

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洞里萨湖的水位和面积变化特征

李昌文, 游中琼, 徐照明

长江科学院院报. 2020, 37(8): 54-60. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190396

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洞里萨湖是湄公河最大的连通湖泊,其水位、面积变化对洞里萨湖的结构和功能产生重要影响,辨识水位、面积演变规律对洞里萨湖区与湄公河三角洲防汛抗旱和生态环境保护具有重要指导意义。基于金边港、波雷格丹和甘邦隆站长系列的日均水位数据及湖区地形资料,定量分析了洞里萨湖水位、面积的年际与年内变化特征。结果表明:洞里萨湖水位涨落缓慢,涨水天数少于退水天数,涨水率高于落水率。洞里萨湖年际水位波动频繁,年平均水位、年最高水位、年水位极差值、年洪水历时、年平均洪水位、日涨水率年际变化总体呈小幅下降趋势,年最低水位、退水天数、日落水率年际变化呈上升趋势。洞里萨湖水位、面积年内呈单峰型变化,5月份最低,平均水位1.51 m,相应面积2 487 km²,实测最低水位1.11 m,相应面积2 053 km²;10月份最高,平均水位8.70 m,相应面积12 768 km²,实测最高水位为10.54 m,相应面积15 261 km²,多年平均年内水位变幅7.63 m,面积变幅10 628 km²。研究成果为下一步洞里萨湖区的综合治理规划奠定了基础。

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基于变分模态分解和深度置信神经网络模型的滑坡位移预测

韩斐, 牛瑞卿, 李士垚, 赵凌冉, 白兴宇

长江科学院院报. 2020, 37(8): 61-68. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190638

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三峡库区共有滑坡1 000余处,频繁发生的滑坡灾害极大威胁着人民生命财产安全,因此开展合理有效的滑坡位移预测对减少财产损失和拯救人民的生命具有重要的研究意义。以三峡库区白家包滑坡为例,针对当前滑坡位移预测中常用分解方法的局限,在位移时间序列的分解中引入可以控制分解模态数目的变分模态分解方法,选取不同模态参数进行对比,以提高分解模型的精度和有效性;并基于滑坡触发因子建立深度置信网络模型对位移子序列进行预测,重构所有子序列预测结果得到总的位移预测值。总位移预测均值绝对误差3.657 mm,平均绝对百分比误差为0.010%,总体预测精度高,该方法误差小,具有良好的应用指导意义。

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考虑高地温及其梯度影响的围岩分级方法初探

汪斌, 朱杰兵, 张振杰, 张利洁

长江科学院院报. 2020, 37(8): 69-74. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191526

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工程岩体分级是岩石力学及其工程应用研究的最基本内容之一,当前岩体分级体系中尚无考虑高地温及高温度梯度等复杂地质环境下的围岩分级方法。依托南疆某水电站高温洞段引水隧洞工程建设,基于现场地质描绘、现场钻孔测试及室内岩石力学试验成果,采用RMR、GSI、BQ和HC等不同分级体系对高温洞段开展岩体质量评价;最后根据实际围岩级别与定性和定量分级结果对比分析,提出了高地热下围岩类别影响因子及阈值指标,给出了高地热赋存环境状态对围岩分级的修正方法,在此基础上提出适用于高地温梯度环境下的隧洞围岩质量分级与评价方法。研究表明,考虑了温度修正后,各类围岩的岩体质量评价结果相对传统方法减小1/4~1/2级,与实际定级结果更为接近,提高了分级的准确率。研究结果对于存在高地温的隧洞围岩分级有参考价值。

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岩石破坏声发射b值的误差分析

董陇军, 张凌云

长江科学院院报. 2020, 37(8): 75-81. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190430

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岩石声发射b值变化是岩石破坏的重要前兆之一,由于b值大小受到样本数、起算幅值和幅值间隔等人为设定的影响,开展b值误差量化分析意义重大。采用不同的样本数、起算幅值和幅值间隔,使用最大似然法和最小二乘法计算由随机数组成的岩石声发射幅值目录的b值,将结果中分布在误差以内的数据记为有效数据,使用有效数据占比分析了b值误差大小,并使用室内花岗岩三轴压缩的声发射幅值目录对其进行了验证。结果表明:使用最大似然法计算岩石声发射b值时,有效数据占比随着样本数的增加而减少,随着起算幅值的增大而增加。使用最小二乘法估计b值时,随着样本数的增加,有效数据占比先增后减,样本数为2 000个左右时可得到最多的有效数据;幅值间隔一定时,起算幅值越大,有效数据占比越小;随着起算幅值的增加,对应的取得最多有效数据的幅值间隔从22 dB减少到18 dB。研究成果可为岩石破坏声发射b值的合理计算提供参考。

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上拔荷载对斜桩水平承载性状影响的试验研究

曹卫平, 赵呈, 李元, 张伟伟

长江科学院院报. 2020, 37(8): 82-88. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190515

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斜桩在承受水平荷载的同时,往往会受到上拔荷载的作用。为研究上拔荷载对斜桩水平承载性状的影响,开展了10根直、斜桩的室内模型试验,研究上拔荷载对斜桩桩顶水平位移和水平承载力的影响,对比了直桩与斜桩桩身弯矩和剪力的差异,并分析了上拔荷载对正、负斜桩桩身内力及桩侧摩阻力的影响规律。模型试验结果表明:上拔荷载从直桩水平极限承载力的12.5%增大到75%时,正斜桩水平承载力比增大21%,负斜桩水平承载力比减小25%。上拔荷载的存在会使正、负斜桩桩身轴力均增大,且上拔荷载越大,桩身轴力越大。上拔荷载能减小正斜桩桩身弯矩和剪力,使其抵抗弯矩和剪力的能力得到提高,而增大负斜桩桩身弯矩和剪力,使其抵抗弯矩和剪力的能力被削弱;不论正斜桩还是负斜桩,其上部区段桩身侧表面均出现了方向向上的摩阻力,而下部区段桩身侧表面均为方向向下的摩阻力,随着上拔荷载的增大,斜桩桩身侧摩阻力逐渐增大。

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耦合效应下压力型锚索锚固机理的拟静力分析

叶红, 陈燕平

长江科学院院报. 2020, 37(8): 89-94. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190504

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为了更加精确地对地震作用下软弱岩土体中压力型锚索抗震性能进行理论研究,基于长期荷载作用下钢绞线的材料松弛现象,推导了锚索预应力与岩土体蠕变的耦合效应下锚索预应力表达式和预应力损失量表达式;结合地震作用效应的拟静力等效法、Mindlin问题解和积分简化方法,推导了砂浆体在圆形均布荷载作用下压力型锚索锚固段的等效压应力表达式和等效剪应力表达式。通过案例分析可知:锚索预应力初期损失较大,中期损失稳定,至后期基本保持不变,预应力损失速率是递减的;压力型锚索锚固段砂浆体的等效应力主要集中在承压板0.5 m的范围内,等效应力最大值不在承压板与砂浆体的接触面上,而在承压板0.1 m的范围内。该研究成果丰富了压力型锚索抗震设计理论研究内容,可为深化压力型锚索抗震机理研究提供一定的理论依据,也可为合理考虑压力型锚索加固边坡的抗震设计提供有益的参考。

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利用废旧胶粉改善红黏土工程性质试验研究

魏子扬, 黄质宏, 穆锐, 黄彦森, 浦少云, 武宁波, 王波

长江科学院院报. 2020, 37(8): 95-100. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190552

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随着废旧轮胎的日益剧增,回收利用率较低带来了严重的环保问题。利用废旧轮胎胶粉对红黏土进行改良,形成混合土。通过标准轻型击实试验、等效击实试验、直剪试验以及渗透试验,研究了不同胶粉掺量(0%,3%,8%,15%,25%)和不同含水量对混合土的击实特性、抗剪强度特性以及渗透性的影响。研究结果表明:①混合土的最大干密度比原状红黏土低,且胶粉的掺量越大,最大干密度越小;②胶粉掺量增大,标准击实试验的最优含水率增大,等效击实试验的最优含水率有减小趋势;③胶粉掺量不超过15%时,随着胶粉掺量增大,混合土的抗剪强度增大,内摩擦角增大,且出现应变硬化现象:④标准击实下,胶粉掺量为8%时,混合土的渗透速率变化不明显;但胶粉掺量增加到15%时,混合土的渗透速率显著提高,提升幅度达到97.3%。研究成果可为贵州地区今后废旧胶粉的循环利用和胶粉改良红黏土的工程运用提供参考。

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泥质白云岩干湿循环力学特性试验研究及其本构模型

刘鹏程, 黄武峰, 包太, 郭建强, 穆林

长江科学院院报. 2020, 37(8): 101-105. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190505

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水岩相互作用一直是研究的热点课题,水岩相互作用使岩石性质劣化,影响岩石的强度。以泥质白云岩为研究对象,进行了干湿循环作用后的单轴和三轴压缩试验,研究了不同循环作用下岩石的强度、变形等力学特性,并运用连续损伤力学和统计理论,推导出干湿循环作用下岩石的损伤统计本构模型。试验结果表明:泥质白云岩峰值强度随干湿循环次数增加而减小;泥质白云岩在单轴压缩试验中,岩石的总劣化度随干湿循环次数增大呈增大的趋势,而各阶段的劣化度和平均劣化度逐渐降低并趋于稳定;三轴压缩试验中,岩石的总劣化度随围压增加而总体呈现先减小再增加的趋势,较高次的循环对岩石的强度影响大于较高的围压作用对其影响;岩石的弹性模量随干湿循环次数的增大呈总体减小的趋势。通过对比理论曲线与试验曲线可知,本构模型能够较好地反映岩石三轴应力-应变关系,验证了该模型的合理性。

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粉质黏土中静力沉桩过程产生的孔压试验研究

刘雪颖, 王永洪, 张明义, 孙绍霞, 桑松魁, 苗德滋

长江科学院院报. 2020, 37(8): 106-112. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190345

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静压管桩在实际工程中有着广泛应用,桩-土界面超孔隙水压力对静压桩的工作性能有着巨大影响。目前的研究多集中于桩周土中超孔隙水压力的分布,缺少对桩-土界面处应力的真实情况的研究。通过在桩身开孔、嵌入硅压阻式孔隙水压力传感器的方法,在黏性土体中开展了2组模型桩的室内静力压桩试验,对桩-土界面的孔隙水压力、超孔隙水压力的变化规律进行了研究。试验结果表明:利用硅压阻式传感器首次成功监测了沉桩过程中桩-土界面产生的孔隙水压力;2根试桩在沉桩过程中产生的桩-土界面孔隙水压力、超孔隙水压力均随着沉桩深度的增加而增大;同时2根试桩沉桩过程中产生的超孔隙水压力均较大,最大可达4.21 kPa,约为上覆有效土重的75%,在实际工程中需对沉桩过程中产生的较大超孔隙水压力加以重视;同一深度处的超孔隙水压力存在消散现象,随着深度的增加,消散程度逐渐减小;在实际工程中,需采取有效措施,防止超孔隙水压力过大。试验结果可为静压桩施工和桩-土界面理论研究提供参考。

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碾压方式对珊瑚砂地基工程特性的影响

王伟光, 郝秀文, 李婉, 姚志华

长江科学院院报. 2020, 37(8): 113-119. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190599

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以某机场吹填珊瑚砂地基加固工程为研究背景,针对吹填珊瑚砂地基的工程性质,采用振动碾压和冲击碾压2种方法对不同试验区域进行地基处理,结合多种现场原位检测手段,并实施沉降监测,分析和总结碾压方式对珊瑚砂地基力学变形特征的影响规律。试验结果表明:振动碾压20遍以上,加州承载比(CBR)可达38%;而经过30遍冲击碾压,CBR值仅为28%。经30遍振动碾压后,未修正的地基承载力特征值在270 kPa以上,土基反应模量达到106.68 MN/m³,且碾压沉降变形趋于稳定。碾压遍数相同时,振动碾压后的珊瑚砂地基承载力及抗变形能力明显高于冲击碾压处理区域,振动碾压法相比较于冲击碾压法更适宜于珊瑚砂地基处理。振动碾压区域的现场浸水试验结果表明珊瑚砂地基水理性质稳定,不易受到地表水变化对其变形性质的影响。研究结果为指导岛礁吹填珊瑚砂地基处理及类似工程提供借鉴和参考。

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植物根系吸水对边坡稳定性的影响

张攀, 徐永福, 武孝天

长江科学院院报. 2020, 37(8): 120-125. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190375

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植物蒸腾作用导致根系吸水对边坡稳定性起着至关重要的作用。为了量化根系吸水的影响效果,采用有限元方法模拟了均布形、三角形、指数形、抛物线形4种植物根系的吸水作用,同时分析了根系形态、深度对于孔隙水压力分布的影响,并对边坡稳定性进行了定量计算。研究结果表明:随着根系吸水的不断进行,浅层孔隙水压力逐渐减小,基质吸力增大,非饱和土体剪切强度增加,边坡安全性逐渐提高;4种形态植物根系的孔隙水压力及安全系数比的包络线与根系分布形函数基本相同;指数形根系的地表孔隙水压力最小,安全系数比最大,对于边坡加固效果最明显;在根系总量一定时,植物根系深度越大,其影响范围(深度)相应增大,而对于地表根系土剪切强度增量的作用越小,相应边坡安全系数增量也越小。

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不同分散方法对贵阳红黏土分散性的影响机理

蒲泉, 吴道勇, 左双英, 张彦召, 杨冲

长江科学院院报. 2020, 37(8): 126-130. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190307

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为准确测试贵阳红黏土在不同介质环境的分散状况,同时考虑贵阳红黏土特殊的微观结构对粒度分布的影响,分别采用机械研磨法、超声波法和化学分散法分散后进行粒度分析试验,研究贵阳红黏土粒度分布规律及形成原因。试验表明:利用化学试剂作为土体颗粒分散剂较机械研磨和超声波对土体颗粒分散效果明显提高。进一步采用5种化学试剂对贵阳红黏土进行颗粒分散,发现六偏磷酸钠作为一种强碱弱酸盐取得最佳分散效果,最后以浓度、温度及试剂量为影响因子,找出最适宜贵阳红黏土的分散条件。结果表明六偏磷酸钠溶液在浓度为2%、剂量为10~15 mL和温度控制在40 ℃左右时分散效果最优。在上述试验基础上,进一步研究贵阳红黏土分散机理,认为贵阳红黏土微观结构单元间通过游离氧化铁接触和填充形成特殊的空间结构形式——胶结粒团,游离氧化铁自身活性强,易受环境条件变化发生不同程度水解变化,影响胶粒集团的牢固程度,是土体表现出不同分散性的关键因素。

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CC+CFRP约束对钢筋混凝土方柱力学性能的影响

牛建刚, 王梦雨, 刘晓, 栾瑞林

长江科学院院报. 2020, 37(8): 131-136. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190616

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为探究CC(Concrete Canvas,混凝土帆布)+CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic,碳纤维增强复合材料)约束对钢筋混凝土方柱力学性能的影响,设计了8组16个CC+CFRP联合加固的钢筋混凝土方柱轴心受压试验。分析了CFRP条带约束、全包约束和CFRP包裹层数对CC+CFRP联合加固柱破坏形态、承载力和延性的影响。研究结果表明:联合加固下CFRP的约束方式和包裹层数对钢筋混凝土方柱的力学性能有显著影响;在承载力提升方面,CFRP条带包裹要优于整体包裹,且CFRP包裹层数为2时的承载力提高幅度最大;在变形方面,CC的存在能够改善柱的破坏形态,提高试件的延性和变形能力。研究成果对于减轻内部钢筋腐蚀及提高混凝土结构的耐久性有一定参考价值。

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植物纤维喷射混凝土力学及微观性能分析

姜平伟, 方江华, 庞建勇, 黄金坤

长江科学院院报. 2020, 37(8): 137-141. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190646

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为研究不同掺量的植物纤维(plant fiber,PF)对植物纤维喷射混凝土(plant fiber shotcrete,PFSC)基本力学性能及导热系数的影响规律,借助扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)试验对PFSC的微观结构进行分析。结果表明:相较于素喷射混凝土,掺量为2.0 kg/m³的PFSC抗压强度和劈裂抗拉强度分别提高了17.35%和20.26%,导热系数降低了20.61%。SEM分析表明,低掺量PF在喷射混凝土内部具有较好的分散性,与混凝土基体界面粘结性较好,但PF掺量过高时会出现纤维结团现象,使得PFSC内部缺陷增加。综合力学性能试验结果,建议混凝土PF掺量不宜>2.0 kg/m³。研究成果对于植物纤维喷射混凝土的推广应用有一定参考价值。

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碾压混凝土坝层间结合质量智能评价方法

邢岳, 田正宏, 杜辉

长江科学院院报. 2020, 37(8): 142-149. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190644

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针对碾压混凝土坝层间结合质量的可靠评价和动态控制问题,提出一种碾压混凝土坝层间结合质量智能评价方法。主要内容包括:①建立以碾压结合面上、下热层本体含湿率及压实度为评价参数,90 d龄期劈拉强度为评价目标的层间结合质量评价指标体系,合理表征现场碾压混凝土层间结合效果;②采用反距离加权(Inverse Distance Weighted,IDW)插值法对采用智能设备抽样检测的离散参数进行全仓面优化赋值,并以不同数量样点序列、不同大小网格划分下的参数模拟精度量化分析其空间不确定性;③基于Bagging算法集成BP神经网络构建了层间结合质量智能评价模型。研究成果应用于乌弄龙碾压混凝土坝典型施工仓层间结合质量动态评价,结果表明提出的智能评价方法不仅在考虑参数科学性及空间不确定性的基础上实现了层间结合质量动态准确评价,而且初步集成施工信息智能感知、传输及评价。该智能评价方法可为碾压混凝土层间结合质量动态精准评价提供参考。

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TBM施工深埋水工长隧洞围岩综合分类研究

司富安, 李坤, 段世委

长江科学院院报. 2020, 37(8): 150-154. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200567

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目前常用的水工隧洞围岩分类方法主要是在浅埋隧洞和钻爆法施工的基础上建立的,在隧道掘进机(TBM)施工的深埋水工长隧洞应用中存在不足。在对国内外常用的围岩分级和分类方法进行统计的基础上,结合深埋水工长隧洞的特点以及TBM施工中可能遇到的主要地质问题进行分析,选取了围岩稳定性、高地应力风险、地下水风险和TBM施工围岩可掘性等作为评价隧洞围岩性质的主要因素,提出了一种既能描述隧洞围岩稳定性,又能描述地质风险类型及等级的TBM施工深埋水工长隧洞围岩综合分类方案。该方法已在新疆某输水工程中进行实践应用,取得了良好的应用效果。研究成果可为深埋水工隧洞开挖和支护设计提供技术支撑,为TBM选型及施工中可能遭遇的地质风险采取处理针对性措施提供依据。

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基于GEAS 3D的乌东德水电站防渗帷幕局部灌浆异常分析及处理

周炳强, 黄灿新, 王团乐, 黄孝泉, 刘科, 许琦

长江科学院院报. 2020, 37(8): 155-160. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200558

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防渗帷幕作为解决水库渗漏问题的最主要手段,在水电工程建设中被广泛应用。近年来,在我国西南地区水电工程陆续兴建,由于西南地区碳酸盐岩地层发育、岩溶条件复杂,防渗帷幕施工期,局部灌浆量大、串浆、漏浆等灌浆异常时有发生。乌东德水电站作为典型碳酸盐岩地区修建的巨型水电站,最大坝高270 m,最大挡水水头约160 m,具备帷幕规模大、水头高、地质条件复杂的特点。针对该电站大坝防渗帷幕左岸高程850 m灌浆平洞的局部灌浆异常,在利用灌浆孔、专门勘察孔、施工支洞、物探检测等传统手段的基础上,创新性依托“GEAS 3D(灌浆工程三维地质信息可视化分析系统)”,结合海量灌浆施工资料进行综合分析,查明异常区范围及工程地质特征、灌浆特征,为下一步针对性处理提供依据。研究成果提供了一种基于“地质BIM+灌浆信息化”分析管理平台的灌浆异常综合分析解决方案,可为类似工程提供借鉴。

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细粒土压实特性与颗粒组成相关性分析

耿宏斌

长江科学院院报. 2020, 37(8): 161-165. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200568

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土的压实特性是水利工程中非常令人关注的特性之一。为研究细粒土压实特性与颗粒组成的相关性,结合2017年以来实施的8个水利工程勘察项目,在试验要求统一的前提下,收集了123组击实试验、颗粒分析试验数据,试验样品主要集中在安徽省内长江与淮河之间的200余公里范围内。对细粒土的最大干密度、最优含水率与黏粒、粉粒和砂粒数据之间的相关性开展了一元和二元线性回归分析。在剔除了黏粒含量>37%的7组数据后,得到了以黏粒、粉粒含量为自变量,以最大干密度、最优含水率为因变量的二元线性回归分析结果。研究结果表明:影响细粒土压实特性的主要因素是颗粒组成,但土中的水和气等因素也对压实特性产生一定影响;当细粒土黏粒含量在10%~37%时,最大干密度、最优含水率与颗粒组成有较好的相关性; 目前工程中常用的击实试验和颗粒分析试验方法存在精度较差、人为因素影响大等缺陷。研究成果可为进一步明确细粒土压实特性提供参考。

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某水库高位散体滑坡下滑速度分析

姚振国, 徐文杰, 罗延婷, 王宏飞

长江科学院院报. 2020, 37(8): 166-169. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200573

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水库滑坡涌浪是水库运行中面临的重要的灾害类型,对涌浪灾害的预测需先进行滑坡体的下滑速度分析。以某水库高位散体滑坡体为例,分别利用传统经验公式法和离散单元法(DEM)对滑坡体下滑速度进行了分析计算。结果表明,传统方法计算散体滑坡下滑速度具有局限性,DEM法计算得到不同时刻滑坡体变形破坏过程及DEM球形颗粒速度,在重力作用下失稳物质在滑坡启动时速度不大,在基岩坡面运动过程中速度不断增大,最终入水速度最大约40 m/s左右。DEM法分析滑坡变形破坏过程与滑坡体失稳运动过程定性分析基本一致,对于高位散体滑坡灾害过程分析具有优势,可以为同类工程问题提供良好的借鉴。

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大藤峡水利枢纽泄水闸坝段深层抗滑稳定性问题

韦贞景, 于景宗, 张冬冬

长江科学院院报. 2020, 37(8): 170-174. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200563

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大藤峡水利枢纽主坝为混凝土重力坝。根据前期勘察及施工期开挖揭露,泄水闸坝段坝基岩体发育多条层间软弱夹层,性状较差、连续性好,产状缓倾下游偏左岸,可构成坝基深层滑移边界。针对上述工程地质问题,通过分析软弱夹层分布及性状,确定结构面力学参数;进行软弱夹层与断层、节理空间组合,确定滑移模式;以刚体极限平衡法进行滑面深度的敏感性分析,并进行坝基深层抗滑稳定性计算,评价坝基深层抗滑稳定性;对不满足规范要求的坝段,亦在计算成果基础上,提出了针对性处理措施,取得理想效果。研究成果可为大型水利水电工程重力坝深层抗滑稳定性研究提供启示和借鉴。

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刊出日期：2020-08-01

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