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期刊信息
创刊：1984年
刊期：月刊
主管：水利部长江水利委员会
主办：长江水利委员会长江科
学院
刊号：ISSN 1001-5485
CN 42-1171/TV
邮发代号：38-147
订购：全国各地邮局
主要栏目
专家特约稿
流域综合管理
河湖保护与治理
水资源
水环境与水生态
水土保持与生态修复
水灾害
农业水利
水力学
岩土工程
工程安全与灾害防治
水工结构与材料
水利信息化
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玻璃钢/复合材料
2019年 36卷 5期
刊出日期 2019-05-01
封面与目次
专家特约稿
江湖泥沙与治理
水资源与环境
工程安全与灾害防治
水力学
岩土工程
水工结构与材料
湛江国储地下水封原油洞库工程技术专栏
封面与目次
0
封面与目次
2019 Vol. 36 (5): 0-0 [
摘要
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71
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590
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专家特约稿
1
谢全敏, 丁修元
基于灰色模糊多属性群决策的隧道施工方法优化
为了解决隧道施工因工法选择不合理导致的工程安全问题,针对目前隧道施工方法优化决策的灰色性、模糊性、多属性和群体性等特征,基于变权思想,从施工环境、经济性、施工技术难易程度、施工进度、施工机械化程度5个方面,运用灰度系统、模糊数学方法和多属性群决策理论,构建了基于灰色模糊多属性群决策的隧道施工方法优选模型。以西藏林拉高速米拉山隧道工程为例,验证了所构建模型的可行性。研究表明,该模型能很好地表达专家群体意见对不同属性的侧重程度,使决策过程量化,具有一定的实用性。
2019 Vol. 36 (5): 1-6 [
摘要
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194
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1207
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江湖泥沙与治理
7
宋利祥, 李清清, 胡晓张, 杨芳, 陈文龙
基于有限体积法的河网水动力并行计算模型
针对具有干河床、急缓流态交替的河网水动力模拟,采用MUSCL-Hancock有限体积格式离散Saint-Venant方程组,运用汊点水位预测-校正法处理河网汊点连接条件,建立了断面与河道完全数值解耦的复杂河网水动力模型。运用OpenMP和OpenACC编程模式分别实现了CPU,GPU并行计算。采用经典算例对模型计算精度进行了验证,采用珠三角河网实际算例对不同并行计算方式的加速效果进行了分析。算例研究表明,该模型具有良好的稳定性和计算效率,可适用于陡坡河道水动力模拟,具有较好的推广应用价值。
2019 Vol. 36 (5): 7-12 [
摘要
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251
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1438
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水资源与环境
13
许宝华, 乔红杰
长江口北支涌潮现状分析
近年来,长江口北支中段新村沙整治和海门中下段围垦等工程的实施,使北支河宽不断缩窄,边界条件发生了变化,径潮流动力条件也随之发生变化。为了解近期北支涌潮的特性,采用自记潮位仪采集潮位数据、人工岸边观测潮头、抛设浮标观测流速以及快艇迎潮头(潮头追快艇)的形式观测涌潮。结果表明:涌潮主要发生在浅滩区域,包括青龙港上游及崇海汽渡上游浅滩处,涌潮高度分别约为0.63 m和0.74 m,在灵甸沙至崇海汽渡上游浅滩仍然存在一线潮现象。掌握涌潮生成、增强、衰弱及消失的大概位置,分析涌潮成因、形态和特点,能够为深入研究北支中上段河床冲淤变化与其特殊水动力条件间的相互作用机理提供基础资料,进而为稳定北支河势、合理开发利用北支航道提供技术支撑。
2019 Vol. 36 (5): 13-17 [
摘要
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256
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18
陈金凤, 钱晓燕
近60年来长江对鄱阳湖倒灌水量的变化特征
鄱阳湖是长江中下游典型的通江湖泊,其出流特征及水位涨落同时受五河及长江来水的双重影响,进而形成较为复杂的江湖水文情势关系。为研究长江对鄱阳湖作用的变化规律,依据鄱阳湖五河以及出湖控制水文站1956—2016年水文数据,探讨长江对鄱阳湖倒灌水量的变化规律。研究结果表明:鄱阳湖五河七口控制站2003—2016年年平均径流量相比1956—2002年有所降低。鄱阳湖倒灌水量、倒灌天数均与汉口站来水和鄱阳湖入湖水量之差呈较好的正相关关系。2003年后,三峡水库的蓄水或放水在一定程度上影响了江湖作用的季节变化和鄱阳湖流域的旱涝机遇,一定程度上减少了长江对鄱阳湖的倒灌频次。通过对倒灌水量和倒灌天数的分析可知,在1960年代、1980年代和21世纪初,长江上中游来水对鄱阳湖的作用相对强烈;而在1970年代、1990年代和2010年以后,长江上中游来水对鄱阳湖作用较弱。研究成果对于认识变化条件下长江与鄱阳湖江湖关系变化规律具有重要意义。
2019 Vol. 36 (5): 18-22,27 [
摘要
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249
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1479
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23
胡艳平, 王振华, 汤显强, 李青云, 胡园
基于EKG电动脱水去除稻田土壤重金属Cd的试验研究
为研究基于EKG电动脱水去除稻田土壤重金属镉(Cd)的效果,进行了土壤淋洗-电动脱水室内模拟试验,重点考察了FeCl
3
淋洗后在不同电压梯度(1,2,3,4,5 V/cm)和不同电极间距(20, 30, 40, 50 cm)下,土壤各截面pH值的变化特点和电动脱水去除土壤Cd的效果。结果表明:电动脱水前后土壤各截面pH值均在2.2~2.5之间波动;土壤Cd的电动脱除率随电压梯度增大而增大,随电极间距增大而减小,脱除率最大可达47%;单位电动脱除率的能耗均与电压梯度和电极间距的大小呈正相关。试验结果说明以EKG为电极材料进行电动脱水,能有效地控制土壤各截面pH值,促进土壤孔隙水中可移动态Cd的高效脱除。
2019 Vol. 36 (5): 23-27 [
摘要
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183
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28
张世旭, 王中美, 代天豪
毕节地区岩溶地下水水化学特征与水质评价
贵州毕节地区岩溶地下水资源丰富。由于母岩碳酸盐岩的特殊地球化学背景,地下水化学特征和水质特殊,为了查明该区地下水资源能否开采作为饮用水资源,开展毕节地区岩溶地下水水化学特征与水质评价研究。根据研究区所取22组水样的水化学测试结果,运用水化学软件AqQA做Piper三线图,分析研究区地下水水化学特征,并对水样进行了舒卡列夫分类。运用单因子评价和模糊综合评价2种方法分别对研究区的岩溶地下水质量进行评价。研究结果表明:①研究区水化学类型主要为HCO
3
-Ca·Mg型,主要分布在研究区的西部和南部,且大部分区域碳酸盐硬度>50%;②单因子评价结果显示研究区的地下水质量能够满足饮用水标准的占59.1%;③模糊综合评价的结果表明研究区的地下水质量能够满足饮用水标准的水样点占81.8%。从总体来看,研究区地下水资源可以开采作为饮用水资源。该研究结果为今后在该区开采岩溶地下水资源提供技术指导。
2019 Vol. 36 (5): 28-33,41 [
摘要
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251
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1423
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34
赵宇铭, 邱新法, 朱晓晨, 徐金勤
1971—2010年中国干湿区降雨资源变化特征分析
降雨在农业生产领域、科学技术领域以及预报洪涝灾害、分析水资源等方面意义重大。利用全国1971—2010年743个气象站点的逐日降雨数据,基于干旱区、半干旱区、半湿润区和湿润区的干湿区划分,对年降雨量和年降雨日数按等级进行划分,运用线性倾向率、累积距平、M-K检验和滑动
t
检验等方法系统分析了4个干湿区内不同等级年降雨量和年降雨日数变化特征以及各区域年降雨量时间演变特征。结果表明:①过去40 a各干湿区年降雨日数分布存在差异,其中湿润区年降雨日数呈中部高、周边偏低分布趋势;②干旱区北部小雨的降雨贡献率和频率较高,半干旱区大到暴雨的降雨贡献率和频率低下;③在年代际变化中,1991—2000年湿润区年降雨量增加幅度最大,2001—2010年半湿润区年降雨量变化不明显;④各干湿分区的年降雨量近40 a突变趋势不一致,湿润区在2002年发生从多到少突变,而半干旱区未发生突变。研究成果对于预测旱涝灾害、分析水资源及治理生态环境等方面具有参考价值。
2019 Vol. 36 (5): 34-41 [
摘要
] (
211
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1316
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水力学
42
刘志雄, 张迪岩, 杨文俊, 刘火箭
光驱诱鱼技术和声驱诱鱼技术研究现状与应用前景
光、声驱诱鱼技术对保证鱼类洄游顺利通过过鱼设施具有重要价值与深远意义。光、声是影响鱼类行为特征的环境因子,不同的光、声条件会使鱼类产生不同的行为特征。阐述了光、声驱诱鱼的生理学基础,探讨了影响鱼类趋光性与趋音性的因素。通过对历年以来相关项目及研究成果的分析,总结了光、声驱诱鱼技术的研究现状,提出了光、声驱诱鱼技术的应用前景,并指出今后可将光驱诱鱼技术和声驱诱鱼技术相结合进行定向导鱼,加大对鱼类与光照的照度和光色、声音的响度和频率等因素的响应关系的研究,可供从事光、声驱诱鱼研究的科研人员提供参考。
2019 Vol. 36 (5): 42-48,61 [
摘要
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251
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1438KB] (
1432
)
49
贺昌海, 费文才, 张宏志, 王丹柏
充压伸缩式水封破坏机理及处理措施
充压伸缩式水封在水利枢纽工程高水头泄水孔中应用日益广泛,但由于多种原因,弧形闸门可能会出现漏水,甚至出现水封及连接件破坏现象。某实际工程在第一汛期底水封压板上的M20不锈钢螺栓大部分旋出冲走;增大压板螺栓直径(由M20改为M27)、提高螺栓等级(由A2-70改为10.9级)后,第二汛期螺栓又出现断裂。以该工程为例,采用物理模型试验方法,并结合相关计算,研究了弧形工作闸门底水封附近的水力特性。分析结果表明水封系统破坏机理的主要原因是高速水流引起的负压、空蚀及流激振动诱发的水封系统共振。通过试验方案优化研究,提出了在门槽斜坡跌坎下游布置消力坎的工程措施。试验结果表明:出口段水流条件得到很大改善,水封处负压消失,水流空化数增大,消能减蚀效果明显。此外,还提出将水封压板与座板的弹性连接结构改为刚性连接结构,使得水封系统的固有频率远离水流脉动压力优势频率分布区,避免水封系统共振。研究结果可为类似的弧形工作闸门水封设计和故障处理提供参考。
2019 Vol. 36 (5): 49-54 [
摘要
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201
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1043
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工程安全与灾害防治
55
屈永平
四川省石棉县2013年“7·4”泥石流沟道侵蚀特征调查及研究
2013年7月4日20时,四川省雅安市石棉县多条沟道暴发了大规模泥石流,且该区为芦山县“4·20”地震作用区,泥石流物源丰富,其中泥石流沟道物源占总物源的64%以上。为了解研究区泥石流沟道物源的侵蚀特征,通过研究区3条典型泥石流沟(后沟、马颈子沟、熊家沟)流通区沟道剖面的野外调查数据,分析该区泥石流在运动过程中,不同剖面位置泥石流沟道的流深、侵蚀厚度与剖面距离、剖面间的相对高差、原沟道宽度之间的关系。在此基础上,首次建立基于沟道曲率半径的泥石流流向差概念,并且得到了研究区泥石流左右岸侵蚀厚度差与沟道剖面间流向差的平均线性函数系数为0.06,泥石流平均侵蚀厚度与沟道剖面坡度的平均线性函数系数为0.09。在此基础上,得到研究区泥石流平均侵蚀厚度与流深的关系为
h
=5Δ
h
+1.798×10
-15
,单位距离侵蚀方量与沟道宽度关系为Δ
V
=6.845
D
0.625
。研究结果为对震区泥石流沟道侵蚀特征的认识提供了依据。
2019 Vol. 36 (5): 55-61 [
摘要
] (
195
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62
刘冲, 沈振中, 甘磊, 旦增赤列, 严中奇
高边坡时序位移滚动预测的SVM-Elman模型
基于支持向量机(SVM)和Elman神经网络,提出一种新的高边坡位移时序预测模型——SVM-Elman神经网络预测模型。在对实测数据学习的过程中,寻找最佳学习样本数和最佳测试样本数,利用经粒子群算法优化的SVM模型对边坡位移时间序列进行实时滚动预测;并运用Elman神经网络改进SVM的预测结果,得到SVM-Elman模型预测值,通过比较不同隐含层数的Elman神经网络对预测结果的影响,选择最佳隐含层数的SVM-Elman模型,实现对预测结果的改进。将SVM-Elman模型应用于某混凝土面板堆石坝左岸强卸荷岩体高边坡位移预测分析中,并与传统的SVM预测结果进行比较分析。结果表明,SVM-Elman模型在预测精度上有明显提高,预测结果科学可靠,在岩体高边坡时序位移预测中具有一定的工程应用价值。
2019 Vol. 36 (5): 62-68 [
摘要
] (
188
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1196
)
岩土工程
69
赵兰浩, 周超, 冯妍, 侯世超
地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性的影响
以某水库堤坝为研究对象,研究了地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性的影响。先分析地震荷载引起的渗流场时程变化,再与应力场进行耦合,分析坝坡稳定性。渗流场和震动场分析采用有限元法,坡体稳定性分析采用极限平衡法。结果表明:地震作用会激发超孔隙水压力的增长,是否考虑地震荷载和孔压变化的耦合效应会使得稳定性分析结果有较大差异。不考虑该耦合作用时,边坡易发生浅层滑动,滑动面较平坦,易高估堤坝的抗震稳定性;考虑该耦合作用时,滑面位置明显深入,易发生深层滑动。孔压的累积效应可能是两相介质边坡动力失稳的关键因素。因此,地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性分析具有至关重要的作用。
2019 Vol. 36 (5): 69-74 [
摘要
] (
195
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1333
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75
张玉国, 杨晗玥, 段萌萌, 史小杰, 张伟杰
真空-堆载联合预压条件下复合地基固结解析解
针对复合地基固结问题,建立了考虑真空-堆载联合预压和初始孔压均布的复合地基计算模型,推导出真空-堆载联合预压复合地基固结一般解,讨论了复合地基孔压和固结度的变化规律。研究表明:桩径比
n
、扰动区大小
s
、加压方式和时间因子
T
h
对复合地基孔压和固结度有重要影响。
n
值和
s
值越大,孔压越大,固结越慢;荷载越大,孔压越大;深度增加,孔压增大,在地基浅部孔压随深度增大明显,而在深部孔压随深度增加较为缓慢;真空荷载和堆载荷载引起的孔压和固结效果是可以叠加的;
T
h
值变化对地基中孔压分布规律有重要影响,在地基浅部,孔压呈线性分布,当深度超过一定值时孔压呈非线性分布,
T
h
值越大孔压非线性分布越明显。研究结果对于真空-堆载联合预压理论和复合地基研究有一定促进意义。
2019 Vol. 36 (5): 75-80 [
摘要
] (
170
) [
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1088
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81
明华军, 柯睿, 汪洪星
喷雾法制备压实膨润土试样的含水率有效性研究
为了探究喷雾法制备压实膨润土试样目标含水率的可靠性,考虑加水量(目标含水率)、静置时间、压实力这3个因素对压实试样实际含水率的影响,设计正交试验方案,测定试样上、下部含水率。试验结果表明:①试验成果中出现异常数据,表明该法在配制过程中存在人为性,需剔除异常数据再分析;②随着加水量增加,压实试样上部和下部含水率均由大于目标含水率演变为小于目标含水率,加水造成局部团聚现象减弱,拌料过程中水量损失增加;静置时间和压应力显著影响压实试样内含水率均匀度。由于喷雾法相对其他方法具有时间优越性,在剔除异常试验数据后,该法是值得推荐的,但膨润土拌制过程中,存在水量损失,建议在使用前进行实际含水率校正。
2019 Vol. 36 (5): 81-85,90 [
摘要
] (
217
) [
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2065KB] (
1286
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86
边加敏, 蔡晓飞
公路膨胀土路堤膨胀变形量预估模型
为给膨胀土用于路基填筑的设计与施工提供参考,对膨胀土的膨胀变形量计算方法进行分析。通过对弱膨胀土在不同初始干密度、上覆压力下的一维线膨胀率试验,分析了膨胀土路基湿度平衡规律。结合其他学者的一维线膨胀率试验结果,提出了相对上覆压力和相对变形量的概念。试验结果显示弱膨胀土的相对膨胀变形量与相对线膨胀率呈幂指数关系,并依据试验结果及路基湿度平衡规律建立了膨胀土的湿胀变形模型及路堤填筑膨胀变形量的实用计算方法,解决了影响膨胀土线膨胀率3个主要因素的耦合问题,为膨胀土路堤填筑湿胀变形量的预测提供理论计算方法。
2019 Vol. 36 (5): 86-90 [
摘要
] (
177
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91
杨松, 张莉, 李立辰, 张靖坤, 梁荣柱, 吴文兵
基于能量法的超长桩屈曲稳定影响因素分析
随着大型超高层建筑的发展,超长桩的使用越来越多,超长桩的屈曲稳定性问题研究显得尤为重要。在前人的基础上,采用土抗力与实际更为接近的C法和常数法组合的土抗力模式,且同时考虑桩自重和桩侧摩阻力,用能量法求解得到超长桩的屈曲临界荷载公式,并进一步全面分析各因素对超长桩屈曲稳定的影响。结果表明:桩侧单位摩阻力与桩身自重对桩的屈曲影响可忽略不计;桩的挠曲函数项数越多、土抗力越小,基桩的屈曲临界荷载越小;桩自身参数桩长、桩径越大,屈曲临界荷载力越大;地基土比例系数越大,屈曲临界荷载越大。因此,从超长桩的屈曲稳定性来讲,尺寸较大的超长桩运用到较硬地基时基桩抵抗屈曲破坏的性能最大。研究成果可为工程中超长桩的设计和运用提供理论依据。
2019 Vol. 36 (5): 91-98 [
摘要
] (
181
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1093
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99
王智超, 胡茜, 郑军星, 熊赟
一种基于土体率敏性的长期变形预测方法
土体长期变形的预测与控制是大量工程建设的关键性问题。常规方法是结合蠕变试验来预测土体变形,其存在耗时长、难以考虑复杂应力路径以及不便用于复杂有限元计算分析等缺点。考虑土体的率敏性特征,通过对饱和超固结土以及人工制备结构性土分别开展3种不同加载速率下的三轴剪切试验,获得了土体强度、变形以及率敏性指标,从而得到了基于上下负荷面的弹黏塑性本构模型参数,并利用该模型成功预测了土体的率敏性和蠕变变形行为。结果表明:①结合土体率敏性试验来预测土体长期变形,仅较常规土三轴试验增加了几组不同加载速率的剪切试验,而不需增加额外的试验条件,试验效率高;②由土体率敏性试验确定的本构模型参数能正确预测土体的蠕变变形,试验结果与模型预测结果吻合良好;③基于上下负荷面的弹黏塑性本构模型可用于复杂边值问题的有限元计算。结果表明提出的结合土体率敏性来预测土体长期变形的新方法将具有很好的工程应用价值。
2019 Vol. 36 (5): 99-103,115 [
摘要
] (
160
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3107KB] (
1079
)
104
张攀, 徐永福
城市固体垃圾炉渣的三轴试验研究
炉渣是城市固体垃圾焚烧后的产物,可以代替骨料作为路基垫层材料使用,实现资源的二次利用。为了研究炉渣在路基填筑过程中的强度以及变形特征,对干密度
ρ
d
分别为1.4, 1.5, 1.6 g/cm
3
、龄期
t
分别为3, 7, 14, 28 d的饱和炉渣试样进行不同围压下的三轴固结排水试验,通过Lambe平面方法确定炉渣的抗剪强度参数(黏聚力、内摩擦角)。研究结果表明:在低围压下(100,200 kPa),城市固体垃圾炉渣的应力-应变曲线呈现应变软化特性;随着围压增大硬化特征明显,在高围压下(200,400 kPa)呈现应变硬化特性;炉渣的峰值强度与龄期增加呈现对数关系,即随着时间增长,强度逐渐增加,在早期阶段(14 d以前)强度增长迅速,随后增长速率减缓;黏聚力和内摩擦角随着龄期增加呈现不同的变化趋势,黏聚力随着龄期增加而不断变大,且近似呈现线性增长,而内摩擦角基本保持不变。研究成果可为炉渣的二次利用提供参考。
2019 Vol. 36 (5): 104-107 [
摘要
] (
156
) [
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1195
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水工结构与材料
108
贾攀, 佘成学
水泥基材料渗透溶蚀有限元模拟方法
渗透溶蚀现象在国内外水利工程中大量存在,但对其研究的手段迄今为止还比较单一,为此,探讨采用有限元计算方法研究水泥基材料的渗透溶蚀现象。首先,基于离子在水泥基材料中的水动力弥散与对流作用机理,根据离子质量守恒定律、Fick第二定律、多孔介质渗流数学模型及达西定律建立三维渗透溶蚀过程中钙离子迁移数学模型;然后,结合钙离子迁移数学模型、固液平衡关系、孔隙率演化模型及扩散系数演化模型建立渗透溶蚀数学模型,并给出该模型的有限元计算方法;最后,通过对高水力梯度下的渗透溶蚀试验开展数值模拟,检验渗透溶蚀模型的正确性。计算结果与试验数据基本吻合,表明该方法能够用于模拟水泥基材料的渗透溶蚀过程。所做的研究工作为下一步水利工程中的渗透溶蚀模拟研究奠定了基础,对水利工程的结构安全性研究具有重要意义。
2019 Vol. 36 (5): 108-115 [
摘要
] (
174
) [
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2364KB] (
1223
)
116
姜春萌, 宫经伟, 唐新军
低热水泥胶凝体系力学及热学综合性能评价
为了对低热硅酸盐水泥胶凝体系力学和热学综合性能进行评价,从而为低热水泥在大体积混凝土中的应用提供参考,以胶凝材料不同龄期抗压强度、抗折强度和水化热为指标,通过限定上限/下限线性计算规则建立评价目标函数,计算不同矿物掺合料下的低热水泥胶凝体系综合性能满意度,并绘制满意度等值线图。研究结果表明:低热水泥胶凝体系综合性能满意度等值线分布可以近似看作系列同心椭圆线;粉煤灰掺量在区间、矿渣粉掺量在区间范围内其综合性能满意度较高,具备较好的早强低热性能。该性能评价函数以及满意度等值线图的联合运用,为复合胶凝材料体系力学及热学综合性能评价提供了新的思路。
2019 Vol. 36 (5): 116-120,127 [
摘要
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173
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1206
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121
刘胜, 余波, 郑克勋, 马聪
基于水文地球化学的坝基帷幕防渗性能分析
充分考虑水溶液中络合物的影响,计算坝址库区水环境中方解石、白云石、石膏的饱和指数;结合化学热力学、化学动力学、水文地球化学、水文地质学和矿物溶解动力学理论基础,采用据此推导出的由水化学指标表示的达西定律解析式,计算水电站复合坝基帷幕地质体的渗透系数。将计算结果与现场压水试验和灌浆帷幕防渗控制值、幕后渗排水量、水压、析出现象等指标进行对比,分析该计算方法在帷幕地质体上的适用性及合理性,并据此分析评价水电站防渗帷幕的运行现状。结果表明,用水质指标计算的渗透系数能很好地说明灌浆帷幕地质体的渗透现状,对评价帷幕防渗性能有指示作用,可为其他类似工程的帷幕性能评价提供参考。
2019 Vol. 36 (5): 121--127 [
摘要
] (
143
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1253
)
128
杨龙, 姚直书, 薛维培
基于加权双剪强度理论的高强井壁结构理想弹塑性解
为更方便获得高强井壁的极限承载力,基于加权双剪强度理论,考虑不同中间主应力效应,分2种情况分别求解厚壁圆筒的理想弹塑性解:①厚壁圆筒在外压
p
0
作用下处于全弹性状态,加上轴压
P
后处于弹塑性状态;②厚壁圆筒仅在外压
p
0
作用下处于弹塑性状态。得到了基于加权双剪强度理论的厚壁圆筒的弹塑性应力解公式、弹塑性极限承载力公式、塑性区半径表达式,并给出不同中间主应力的适用条件;对情况②中的极限承载力公式进行修正,给出了C70高强混凝土井壁极限承载力修正公式,用修正的极限承载力公式计算的高强井壁极限承载力与试验值相比,误差在±3%左右。修正的极限承载力公式将对井壁结构的优化设计具有重要指导意义。
2019 Vol. 36 (5): 128-134 [
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湛江国储地下水封原油洞库工程技术专栏
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罗荣, 张宜虎, 向前, 蒋建军, 高锡敏, 孙小敏
地下水封石洞油库喷射混凝土与围岩粘结强度试验方法
地下水封石洞油库采用只锚喷而不衬砌的洞室支护形式,是目前公认最好的油品存储形式。喷射混凝土通过其与岩面的粘结强度传递应力,保证喷射混凝土和围岩的共同工作。粘结强度是分析评价地下水封石洞油库洞室结构稳定性及施工质量的重要指标。针对某地下水封石洞油库工程的主洞室,采用多种试验方法开展喷射混凝土与围岩粘结强度的研究。研究结果表明:直径50 mm隔离试件不适用于地下水封石洞油库的喷射混凝土与围岩粘结强度的试验,采用直径100 mm隔离试件可较大提高试件隔离成功率,钻芯隔离试件拉拔试验强度值可作为粘结强度下限值;喷大板切割岩块试件可反映喷射混凝土与岩块的粘结强度,室内拉力试验成果可作为粘结强度上限值。对于地下水封石洞油库喷射混凝土与围岩粘结强度,建议采用直径100 mm钻芯隔离试件现场拉拔和喷大板切割试件拉力试验进行测试,利用上、下限值综合评价粘结强度。试验成果为地下水封石洞油库洞室结构稳定及施工质量评价提供了重要应用参考。
2019 Vol. 36 (5): 135-140 [
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秦之勇, 高锡敏
我国水封石洞油库研究现状及思考
地下水封石洞油库是最好的储油形式,建设需求迫切。受限于国外技术封锁,国内多个大型洞库都是在缺乏必要的技术标准和建设标准的情况下直接进入工程实践,因此也带来了诸多挑战。通过对水封石洞油库相关文献的梳理,深化了对我国水封洞库选址、围岩稳定、围岩渗透性、水幕系统设计及应用、渗控等关键技术的理论和实践认识。当前洞库勘探、设计、施工仍主要基于连续介质理论和方法,对岩体中裂隙控制作用的认识和研究还不够充分,是导致目前洞库工程实施困难的首要原因。结合当前工程实践中面临的问题,提出水封洞库后续工作中应继续加强基础研究工作力度、加强总结和规范编制工作力度、进一步放开行业准入资格等建议。
2019 Vol. 36 (5): 141-148 [
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秦之勇, 高锡敏, 成传欢, 向前
地下水封石洞油库锚喷支护结构承载特性分析
洞库锚喷支护体系的应力分析及围岩与喷射混凝土的联合承载是地下水封石油洞库开挖支护的重点关注对象。基于ANSYS有限元计算软件模拟了地下洞室的开挖,研究了洞室的变形稳定和支护体系的受力状况,并引入薄层单元考虑洞室围岩与喷射混凝土的粘结强度,探讨了喷射混凝土与围岩的工作状态。研究表明:由于洞库围岩完整性好、强度高,地下洞室围岩变形较小,且以线弹性变形为主,为安全考虑宜及时完成支护,防止局部受节理裂隙面影响出现掉块现象。敏感性分析表明,在水幕压力作用下,当粘结强度＜0.6 MPa时,在边墙部位开始出现喷射混凝土脱离,当粘结强度＜0.5 MPa时,大部分出现脱离现象,因此需要注意喷射混凝土施工质量,加大现场粘结强度试验检测。
2019 Vol. 36 (5): 149-154 [
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曹洋兵, 陈玉华, 黄真萍, 刘成禹, 邱冬冬
地下水封洞库洞室轴线方向优化方法
地下水封洞库洞室轴线方向对围岩稳定性、支护费用及施工安全等具有重要影响。基于洞库工程特性,提出了洞室轴向综合优化方法和评价指标。首先,依据国内规范确定出洞室轴向可选范围;然后,基于等效连续介质模型和非连续介质模型,以围岩最大位移、塑性区体积、稳定系数及结构面最大剪位移为评价指标,确定出各模型条件下的最优洞室轴向;基于关键块体理论,以支护压力为评价指标,确定出该条件下的最优轴向;最后,全面分析各评价指标计算结果,综合确定出最优洞室轴向。结果表明:构建的数值模型应包含掌子面,以全面反映施工过程安全性;基于强度折减法确定围岩稳定系数时,使用位移-折减系数曲线的位移突变点作为临界折减系数评判方法较计算不收敛评判法更为合理。将提出的洞室轴向综合优化方法应用于山东某地下水封洞库工程,优化结果证实了该方法的可行性和可靠性,可为相关工程提供参考。
2019 Vol. 36 (5): 155-162 [
摘要
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