2021年, 第38卷, 第1期　
刊出日期：2021-01-01

  

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  长江科学院院报. 2021, 38(1): 0-0.

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专家特约稿
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  长江流域梯级枢纽泥沙调控关键技术

  卢金友, 赵瑾琼

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 1-7. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20201194

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  通过将水沙动力学与水库调度优化理论相结合,围绕长江流域梯级枢纽泥沙调控关键技术开展研究。在改进恢复饱和系数、非均匀沙挟沙力等关键计算模式的基础上,完善并集成长江上游梯级水库群水沙数学模型、长江中下游复杂江湖河网水沙数学模型和典型河段平面二维水沙数学模型,构建了江河湖库水沙输移模拟模块。基于泥沙对防洪、发电、航运和长期使用4个主要目标的影响,构建了长江泥沙优化调控目标函数,进而集成水沙输移模拟模块构建了长江泥沙优化调度模型,并提出了基于预构泥沙信息库、结合BP神经网络的模型求解方法和非劣解集的改进灰靶评价方法。在此基础上,以三峡水库为例,提出了汛期“蓄清排浑”动态运用方案以及长期分阶段泥沙调控策略。
江湖泥沙与治理
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  三峡水库运用后连续急弯河道冲淤特性分析

  谢思泉, 刘亚, 卢金友

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 8-13. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191299

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  为探究三峡水库运用后下游连续急弯河道的冲淤调整规律,根据七弓岭、观音洲河段实测地形资料和水文资料,研究了水沙变异条件下河势变化和冲淤特性。研究发现:①三峡水库受上游水库调蓄作用,上游来沙量大量减少,上游来水基本处于清水状态;径流量重分配,枯水期流量增加,汛期洪峰削减。②三峡水库运行后,七弓岭、观音洲上下2个急弯河段首先冲刷,然后转变为“上冲下淤”的相反的冲淤性质,后又恢复为同时冲刷的状态;年内表现为枯水期冲刷,汛期淤积,上下弯道总是表现出相反的冲淤形态,即枯水期“上淤下冲”,汛期“上冲下淤”。③三峡水库运行后,七弓岭急弯河道趋向窄深,观音洲急弯河道则以展宽为主,弯道段与过渡段冲淤表现相反。研究结果以期完善弯曲河道的演变理论,并对下荆江河床演变预测、河道整治及河道保护工作提供技术支撑。
水资源与环境
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  不同水期洱海氮磷时空变化规律

  罗平安, 曹慧群

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 14-19. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191191

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  为了掌握洱海特征污染物入湖后在湖区的迁移规律,基于环境流体动力学模型EFDC,建立了洱海三维水质数学模型,并利用2015年、2016年的水文水质监测数据对模型进行了率定和验证。利用建立的洱海三维水质数学模型,模拟分析了不同水期、不同氮磷污染源浓度汇入条件下的洱海湖区总氮(TN)、总磷(TP)时空演变规律。结果表明:不同水期、不同氮磷污染源浓度汇入条件下的TN、TP分布规律类似;丰水期湖区TN、TP浓度总体上大于平水期和枯水期,高浓度汇入条件下的湖区TN、TP浓度总体上大于中浓度和低浓度;不同水期、不同氮磷污染源浓度汇入条件下洱海湖区TN、TP平均浓度差别不大,分别约为0.50 mg/L和0.03 mg/L;空间分布上,洱海湖区北部TN、TP浓度较高,近岸区域、湖湾的TN、TP浓度高于湖区。研究结果可为保护和治理洱海提供参考。
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  1969—2018年青海省生长季降水时空变化特征

  张博, 周伟

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 20-26. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191247

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  降水量的变化情况一直是气候问题的讨论焦点。使用1969—2018年青海省生长季(5—9月份)降水量数据,借助ANUSPLIN插值、Mann-Kendall检验、小波分析等方法,研究青海省近50 a生长季降水量变化特点。结果显示:①50 a间降水量总体趋势为增加,倾斜率为2.12 mm/a,变化周期主要有22、8、4 a三个尺度,突变点为1974年、1986年、1997年、2008年,其中1986年和2008年由丰变枯,1974年和1997年由枯变丰。预测2019—2020年会出现降水量从枯到丰的转变,降水量的变化趋势也将表现为增加。②空间变化特征显示青海省生长季降水量仍然保持增加,通过转变节点划分阶段,1969—1986年间青海省南部降水增加趋势明显,1986—2008年间高海拔地区降水增加趋势强度大,2008—2018年间正处在降水枯期,降水量表现为一定的减少趋势。
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  豫北山前修武地区地下水水化学特征及水质评价

  冯国平, 高宗军, 蔡五田, 吕永高, 郭林

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 27-34. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191102

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  为了解修武地区地下水水化学特征,选取2018年丰水期42个地下水样和3个地表水样数据,综合运用数理统计、Piper三线图、模糊数学综合法、相关性分析和Gibbs图等进行修武地区地下水水化学特征分析及水质评价,并分析其主要影响因素。结果表明:①修武地区地下水中Na⁺、Ca²⁺、HCO₃^-和SO₄^2-含量相对较高,阳离子浓度呈Na⁺＞Ca²⁺＞Mg²⁺＞K⁺的关系,阴离子浓度呈HCO₃^-＞SO₄^2-＞Cl^-＞NO₃^-＞F^-的关系。②浅层地下水整体呈明显分带特征,从北部冲洪积扇的HCO₃型和HCO₃·SO₄型,至扇前洼地变为HCO₃·SO₄·Cl型,过渡到黄沁河冲洪积平原变为SO₄·Cl型、SO₄型和HCO₃·SO₄型;深层地下水整体呈HCO₃型。③模糊数学综合评价结果表明修武地区地下水水质整体较好,局部地下水受到污染。④地下水水化学主要受岩石作用控制,也受蒸发浓缩作用影响,局部地下水受地表水、水动力条件及人为因素影响,主要是工矿企业污染。研究成果可为修武地区地下水污染防治及水资源保护提供参考依据。
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  洪泽湖近50 a特征水位变化规律及影响因素

  梅海鹏, 王振龙, 刘猛, 周佳敏

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 35-40. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191272

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  根据1967—2016年蒋坝、尚咀、高良涧和老子山4个水位站逐日数据,运用Mann-Kendall检验、有序聚类分析、BFAST算法和小波分析,揭示了洪泽湖特征水位年际、年内变化规律;并通过分别构建各特征水位与同期各入湖、出湖流量及降水量、蒸发量之间的多元回归关系,揭示了驱动洪泽湖特征水位变化的主导因素。研究表明:3类特征水位(平均水位、最高水位、最低水位)显著突变时期均在1982—1985年之间,1986年后洪泽湖特征水位呈显著上升趋势,最低水位变化响应时间最早,最高水位响应时间最晚;各特征水位均存在36、17、9 a的第1、第2、第3主周期;在蓄水期(Stage1)小柳巷入湖流量是影响平均水位和最低水位变化的主要因素,分别达到36%和33%,三河闸出湖流量是影响最高水位变化的主要因素,达36%;泄水期(Stage2)双沟入湖流量对最低水位影响更加明显,达到47%;涨水期(Stage3)小柳巷入湖流量在平均水位变化中起主要作用,达到29%。研究结果对于进一步认识洪泽湖水位变化规律具有重要意义,可为洪泽湖水位及上下游径流调控提供科学依据。
水土保持与生态建设
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  污染土壤/底泥电动修复研究进展

  韩丁, 黎睿, 汤显强, 肖尚斌, 李青云

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 41-50. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191038

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  修复污染土壤/底泥对改善生态环境质量极为重要,通过对污染土壤/底泥施加电场,可使污染物定向迁移、富集并去除。综述了电动修复的发展历程,比较了重金属、有机污染物及复合污染物的电动修复机理及其限制因素,分析了土壤预处理(加入酸、氧化剂、共溶剂、表面活性剂,搅拌,升温等)、电极优化(交换电极、阳极逼近、电极矩阵等)、多技术(EK-PRB、Fenton、IEM、ASC、超声波、电解质增强等)联用对单一电动修复的性能优化概况。总体来看,污染物分离不彻底、土壤/底泥理化性质和微观结构改变、原位规模化应用困难等制约了电动修复污染土壤/底泥的效果。针对上述技术瓶颈,提出污染原位分离-污染物处理-有价资源回收的一体化电动修复技术。该技术可解决电动修复易破坏土壤生态和污染物难以外排的问题,实现了污染处理和有价资源的回收。
防洪减灾
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  堰塞坝溃决模拟研究综述与展望

  段文刚, 黄卫, 魏红艳, 戴盼伟

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 51-58. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191323

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  堰塞坝几何形态、粒径级配和库容决定了其溃决机理的复杂性,而溃决过程的精细模拟和峰值流量的准确预测是应急处置的基础和关键。堰塞坝溃决过程与模拟技术是面向国家防灾减灾重大需求的前沿热点问题。在系统梳理国内外试验和数值模拟研究进展的基础上,指出以往试验研究坝体尺度小,足够大的库容基本未模拟,难以显示最终溃口形态;数学模型假设过多,物理机制不健全,均有待发展完善。提出了下阶段大尺度模型试验研究的方案与思路,重点阐明堰塞坝破坏机制与溃口演变完整规律,揭示溃口发展物理全过程。同时,建议开发能够模拟全场和溃决全过程的平面二维水沙耦合数学模型,摈弃长期以来对溃口流量、溃口形状、边坡坡度、残留坝体高程、溃决时间等的事先假设,而将其视为水沙床耦合数学模型数值解的一部分,以期提升堰塞坝溃决模拟水平和预测精度。
工程安全与灾害防治
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  特高拱坝运行初期变形预测模型温度因子选取方法

  胡江, 王春红, 马福恒

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 59-65. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191153

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  特高拱坝运行初期坝前库水温垂直分层逐步形成,坝体混凝土持续水化内部温度回升。传统变形预测模型采用的周期项温度因子不能很好地描述运行初期环境和坝体内部温度的非线性非稳定性特征。对此,融合主成分分析和分层聚类方法,提出了基于主成分分层聚类法的运行初期实测环境和坝体温度因子分类分区及典型测点的选取方法;同时,引入了可反映周期性库水位变化下运行初期谷幅收缩变形特征的指数和周期项的组合时效因子;在此基础上,构建了基于实测温度因子的多元回归模型和支持向量机模型。实例分析表明,选取的实测温度因子能较好地反映运行初期坝体温度的时空变化特征,以此构建的模型比传统模型具有更高的预测精度。
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  高精度地表三维位移自动化监测技术研究与应用

  张思洪, 江德军

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 66-71. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191320

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  变形监测是反馈工程安全最直接、最重要的手段之一,目前一般以人工监测为主,存在监测信息反馈慢、作业风险高等弊端,尤其是在工程遭遇有感地震、区域性暴雨等灾害时,实时采集数据、反馈监测信息和及时决策问题更为凸显。为此,以瀑布沟砾石土心墙堆石坝外部变形自动化监测工程为依托,对改正算法、监测方案、仪器野外保护、自动化控制和实时采集等展开了系列的研究与实践。提出了测量机器人基线边差分与气象融合改正测量法,以及TPS/GNSS融合互补监测方案,研发了一体化智能测站系统以及监测数据采集分析系统,具备采样频率自适应、观测时段自寻优、应急场景自识别、最优模型自匹配、精密仪器自防护功能,显著提高了变形监测数据质量,提升变形监测智能化水平,为行业变形自动化监测提供了一种可行的参考方案,具有一定推广应用价值。
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  基于卷积神经网络的大坝安全监测数据异常识别

  王丽蓉, 郑东健

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 72-77. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191256

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  为了减轻大坝安全监测数据异常识别的数据处理压力,解决传统方法难以辨别非最值异常点的问题,提出利用卷积神经网络(CNN)识别大坝安全监测数据异常模式。监测数据过程线的周期性及异常值的显著差别使CNN得以发挥图像分类功能,分别将存在单个突跳点、无异常、存在震荡段、台阶、多个突跳点、台坎的监测数据过程线作为6类图像,人工生成65 000张训练数据及6 500张测试数据,6类图像的数量比为1∶1.5∶1∶1∶1∶1。利用CNN对混合6种过程线图像的测试数据集进行图像分类,总体准确率为0.973 1,且6种图像的准确率都至少为0.93。进一步对CNN进行改进,构建CNN监测数据异常识别模型,增加数据异常位置搜索功能;模型输入为监测数据过程线图像,输出为图像编号、图像类别及异常位置。研究成果有助于实现大坝自动、及时预警,及时了解大坝安全状况。
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  长江三峡库区谭家湾滑坡基本变形特征及机理分析

  张富灵, 邓茂林, 周剑, 李卓骏, 林琰

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 78-83. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191255

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  三峡库区谭家湾滑坡自2006年实施专业监测以来,一直持续变形,尤其是自2015年以来,变形趋势逐年增大,对库区村民的生命、财产安全造成巨大威胁。根据长期的野外地质调查、宏观巡查、滑坡地表裂缝位移自动监测数据以及12余年的人工GPS监测数据等,分析了该滑坡在强降雨和库水位变化条件下的基本变形特征和变形机理。结果表明:谭家湾滑坡属于中厚层圈椅状的降雨型牵引式土质滑坡,强降雨和持续性降雨是影响滑坡变形的主要外因,库水位变动对谭家湾滑坡影响较小。谭家湾滑坡在持续性降雨和强降雨条件下会产生明显响应,当日降雨量>90 mm或前3 d累计降雨量达到50 mm,并且当日和前1 d降雨量均>15 mm,地表裂缝位移-时间曲线、累计位移-时间曲线会出现明显的阶跃现象。目前,谭家湾滑坡变形趋势逐年增大,边界裂缝基本形成,在强降雨等极端条件下产生滑动的可能性很大,必须进一步加强监测。
岩土工程
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  一种基于VG模型的变形土进气吸力值预测方法

  陶高梁, 罗晨晨, 李丽华, 李奕, 李梓月

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 84-88. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191335

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  土体进气吸力值是土-水特征曲线的重要参数,研究非饱和变形土体的水力及力学性质时,需要对其进行预测。结合Van Genuchten(VG)模型与压缩变形条件下土-水特征曲线变化规律,建立了变形土进气吸力值简便预测模型。为验证该模型的合理性,以湖南黏性土为例,采用压力板仪测量其土-水特征曲线试验数据,将不同初始孔隙比黏性土进气吸力值实测值与预测值进行对比。研究结果表明本文方法预测值与实测值吻合较好。此外,采用VG模型对已有非饱和相对渗透系数模型进行简化统一,并进行验证,证明了该方法的简便有效性。研究成果提供了一种理论预测变形土进气吸力值的新方案,为后续的相关研究提供了一种新方法。
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  三维应力下密度对粗粒料力学特性的影响

  姜景山, 左永振, 程展林, 潘家军

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 89-94. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191193

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  通过4种不同初始干密度的粗粒料大型真三轴等小主应力、等比例加载固结排水剪切试验,研究了密度对三维应力状态下粗粒料力学特性的影响。试验结果表明:小主应力一定时,随着初始干密度的增大,应力曲线逐渐升高变陡,软化性增强,体缩变形减小,剪胀性增强。体变增量与大主应力方向应变增量之比即体变增量比随初始干密度的增大而减小,体变增量比从一正值逐渐减小趋向于0但>0时为应变硬化型;若体变增量比从正值减小到负值,体变从压缩变为膨胀,为应变软化型;到最小值时,体胀变形发展最快,应力达到峰值,对应于破坏状态。孔隙比随平均正应力的增大而单调减小,为硬化型曲线;若孔隙比先减小后增大,为软化型曲线;随着初始干密度的增大,孔隙比降低幅度减小,体缩变形减小,硬化性减弱。强度随初始干密度或小主应力的增大基本呈线性增大。研究成果对充分认识粗粒料的力学性能并科学进行应力变形分析、合理开展设计施工提供参考。
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  橡胶颗粒-黏土的剪切及固结试验研究

  李珊珊, 李大勇

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 95-102. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191171

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  近年来废旧轮胎橡胶颗粒与素土混合成轻质土逐渐被用于土工构筑物、路基及挡土墙回填、草坪工程等领域。针对不同橡胶颗粒掺量下橡胶-黏土,采用Shear Trac-Ⅱ剪切仪探讨其在不同竖向压力、剪切速率及橡胶颗粒掺量下的抗剪强度、变形特性,并通过一维固结试验探讨橡胶颗粒-黏土的固结特性。结果表明:黏土的剪切强度随竖向压力、橡胶颗粒掺量增加而增大,但随剪切速率增大而减小,而且剪切速率越大、竖向压力越低越容易发生剪胀变形。随剪切次数增加,橡胶颗粒-黏土的剪切强度达到峰值后出现应变软化现象,最终降至稳定的残余强度,其峰值强度、残余强度较纯黏土分别提高20%和10%,残余内摩擦角较峰值内摩擦角约减小10%,残余黏聚力较峰值黏聚力约降低60%;但达到残余强度所需累计剪切位移随橡胶颗粒掺量增加逐渐增大;此外,相同竖向压力下橡胶颗粒-黏土较黏土的固结时间是黏土固体时间的1/4。试验结果可为改良后黏土用作回填材料、土工构筑物、草坪工程及基础回填等工程提供科学依据。
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  考虑地层损失的盾构隧道土体变形修正解析解

  杨潇, 姚春桥, 李明宇

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 103-107. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191289

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  在计算盾构隧道开挖引起的土体变形中,地层损失是十分重要的因素,而经典Loganathan公式中关于地层损失分布函数的计算仍然存在一定缺陷。根据极限平衡原理和隧道周围统一土体移动模型对Loganathan公式中的地层损失分布进行修正,而后将解析计算公式向三维空间予以拓展。通过对工程实例计算分析发现,与Loganathan公式得到的结果相比,修正公式算得的地表沉降槽宽度较小、土体水平位移也较小,计算结果更为准确,与工程实测数据更加吻合。
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  尼泊尔东北部某水电站引水隧洞初始地应力场反演分析

  张涛, 尹健民, 张新辉, 周朝

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 108-113. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191204

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  为了对尼泊尔东北部某水电站大埋深引水隧洞初始地应力场分布特征进行研究与评价,以现场水压致裂法地应力实测资料为基础,通过构建回归方程并拟合实测数据,采用三维有限元回归分析方法获得了工程区初始地应力场分布规律。应力场反演结果表明,测点位置处的应力回归计算值与现场实测值拟合程度较高,充分体现了回归结果的合理性。隧洞轴线所处区域水平构造应力场占主导地位,地应力水平总体为中-低地应力,但是在局部埋深较大的位置存在高-极高应力,发生岩爆的可能性较大。最大水平主应力与隧洞轴线的交角在隧洞出口附近较大,不利于围岩的稳定性。研究结果可为工程建设提供有效的数据支撑。
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  内部侵蚀砂土的三轴试验研究

  杨阳, 毛无卫, 叶敏

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 114-118. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200034

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  由管涌等水土内部侵蚀作用产生的贯通侵蚀孔道是土体结构破坏以及边坡、水坝、堤防等失稳的重要原因之一。利用溶解土样中预制水溶性化学添加物的方法在三轴试样中还原内部侵蚀效果,结合弯曲元测试系统,探讨初始密实度、围压对侵蚀后土体力学参数的影响。研究结果表明:随着侵蚀过程的加剧,砂土的剪切波速逐渐降低,且降低幅度随围压和密实度的增大而增加;相较于纯砂试样,侵蚀试样的峰值强度出现一定降低,但两者残余强度差别较小。土体的内部侵蚀发展过程较为复杂,利用葡萄糖粉末的溶解过程模拟细颗粒在渗流作用下被带出的管涌侵蚀作用,可以精确控制侵蚀产生和发展过程中孔隙通路的形成过程,为研究侵蚀后土体力学性质提供了新思路。
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  行道树水平根对路面破坏的影响因素分析

  张福海, 陈良, 周天宝, 白岩辉, 段丽军

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 119-123. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191083

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  随着城市的发展,城市道路绿化程度越来越完善,但行道树根系对路面也造成了严重破坏。借助颗粒流方法,考虑根深和路面2种因素,通过数值试验研究了水平根对路面的破坏现象和特征。研究表明:混凝土路面的隆起高度为土体路面隆起高度的41%,能有效降低根径对路面的破坏程度;根径相同时,根深越小,路面隆起高度越高,隆起高度差值越大,路面破坏程度越严重;土体路面和砖块路面的根径上部土体位移呈现倒八字形,根径下部土体位移呈现圆形,而混凝土路面根径周围土体位移近似圆形。根深越大,土体的抗剪能力越大,承担压缩变形量也越大;控制树的埋深、采用水泥砂浆胶结砖块和混凝土路面植入钢筋等可有效防止行道树根系对路面的破坏。
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  考虑中溶盐作用下的结构性黄土强度准则

  郅彬, 李睿妮, 张晟博, 王永鑫, 任毅龙

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 124-128. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191138

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  以西安地区Q₂^eol黄土为研究对象,采用室内试验和理论研究的方法探究以CaSO₄为代表的中溶盐含量对原状黄土结构性强度的影响。通过对4种不同含量(0、0.476、0.952、1.904 g/L)的CaSO₄溶液饱和下的黄土试样进行不同围压(50、100、200、400 kPa)的三轴固结不排水剪切试验,测定并分析结构性黄土试样强度的变化规律。结果表明,该土样的应力-应变关系曲线均呈硬化型,且在同一围压作用下,黄土强度随中溶盐含量的增大呈先快增再缓增的趋势。基于岩土体的二元介质模型,对结构性土体的强度准则进行修正,得到与中溶盐含量相关的剪切抗力分担率参数,建立了适用于西安地区考虑中溶盐含量的结构性黄土强度准则,为具有该特性的黄土区域建设提供参考。
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  基于耗散能的海洋K₀固结土统一修正剑桥模型

  吴有平, 伏亮明, 周轩漾, 胡达, 黄礼胜

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 129-136. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191134

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  在海上风电桩基工程计算时,为方便土体本构关系的使用,减少土工参数的选取,对修正剑桥模型进行了改进。首先根据海洋工程中桩周土体通常为K₀固结饱和土的特点,在修正剑桥模型的基础上,引入相变参数,推导出适用于剪胀性土体的屈服面函数;然后参考统一硬化模型的研究理念,引入耗散功作为硬化参量,结合传统弹塑性理论,对Collins的热力学土体模型进行改进,提出了一种同时适用于砂土与黏土的新的统一修正剑桥模型;最后采用2个案例进行验证。研究结果表明:提出的本构模型具有计算精度高、选用计算参数少且物理意义明确的特点,可为海洋工程基础的相关计算提供参考。
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  冻融循环对新型高分子材料SH固化黄土力学特性的影响试验研究

  徐鹏飞, 李泽莹, 王银梅, 董岩

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 137-141. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191262

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  西北和华北地区广泛分布的黄土受到季节性冻融循环的破坏,导致黄土构筑物强度逐渐降低,引发各种不良问题。采用新型高分子固化剂(SH)对黄土进行固化,开展室内冻融循环对固化黄土抗压、抗剪强度影响的试验研究。结果表明:加入固化剂SH可以显著提高黄土的抗压强度,SH掺量越高,黄土抗压强度提升越大,经冻融循环后强度损失率越小,质量损失率越低,试样完整性越好;固化黄土的抗剪强度随冻融循环次数增加而减少,冻融循环对黏聚力影响明显;固化黄土经历3~4次冻融循环后黏聚力与内摩擦角下降最大,5次后下降幅度减小并渐趋于稳定。试验结果为固化剂SH在黄土冻融区的推广及应用提供参考,并为黄土冻融区治理提供一些理论依据。
水工结构与材料
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  地下水封洞库储存原油与环氧树脂灌浆材料相容性试验

  李珍, 孙正, 邵晓妹

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 142-145. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20200597

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  地下水封洞库储存原油与环氧树脂灌浆材料相容性表现为:2种材料长期接触后可能影响原油品质与灌浆材料固化物性能。为了明确2种材料长期接触的相容性,在模拟工况下开展原油静态浸泡试验,比较试验前后原油的元素含量与环氧固化物的质量、强度、分子结构、表面形貌等变化。结果表明:在40 ℃条件下,原油成分未发生显著变化,未对环氧树脂固化物的力学性能及结构形貌产生不利影响,二者间未发生化学反应。判断在正常运行条件下,原油与环氧树脂灌浆材料具有较好的相容性。
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  煅烧渣土-白云石对水泥砂浆强度和膨胀性能的影响

  陈登, 宋旭艳, 何智海

  长江科学院院报. 2021, 38(1): 146-150. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191066

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  采用渣土对白云石进行煅烧改性,研究了煅烧渣土-白云石对水泥砂浆强度和膨胀性能的影响规律,并采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪研究了掺煅烧渣土-白云石水泥的水化产物性能。结果表明:煅烧渣土-白云石可生成β-C₂S和C₁₂A₇,且随着煅烧温度的提高,β-C₂S和C₁₂A₇的含量增加;煅烧渣土-白云石能够有效促进复合水泥砂浆后期强度的发展,其中掺10%煅烧渣土-白云石水泥砂浆的90 d强度甚至高于纯水泥砂浆;此外,煅烧渣土-白云石中的MgO可水化生成Mg(OH)₂,固相体积增加,促进了水泥砂浆的膨胀,且膨胀率随着煅烧渣土-白云石掺量的增加而增加。研究成果对于提高白云石在水泥混凝土中的应用及减轻建筑垃圾对环境的污染有一定参考价值。