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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
2020年 37卷 5期
刊出日期 2020-05-01
封面与目次
专家特约稿
江湖泥沙与治理
水资源与环境
水土保持与生态建设
工程安全与灾害防治
水力学
岩土工程
水工结构与材料
信息技术应用
水利工程建设与管理
封面与目次
0
封面与目次
2020 Vol. 37 (5): 0-0 [
摘要
] (
63
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609
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专家特约稿
1
杨光华, 贾恺
岩石围岩盾构钢筋混凝土内衬高内压输水隧洞受力简化分析方法
长距离输水工程在穿越城市群时,往往需要深埋以规避地表及浅层地下的各类建(构)筑物。这种情况下盾构隧洞成为极具优势的选择方案。当这种深埋隧洞的围岩具有较好承载能力时,可以采用钢混凝土内衬与盾构组成复合衬砌,与围岩一起共同承担管道内的高内水压力。而这种隧道结构的内衬往往会发生开裂,进而改变其受力特征,此时内衬、盾构管片与围岩如何共同受力成为了工程设计的重点和难点,对此目前还没有成熟的计算方法和规程。针对钢筋混凝土受内水压开裂后的受力变形特点,提出了钢筋混凝土内衬开裂后刚度减少的等效刚度计算方法,计算在内水压力作用下复合衬砌与围岩共同作用的受力特点。结果表明:当围岩弹性模量达到2 GPa时,这种结构可以具有较好的承载能力;当围岩弹性模量达到5 GPa时,可以承担1 MPa以上的内水压力,围岩具有较好的利用价值。研究结果为盾构钢筋混凝土内衬高压输水隧洞联合受力提供了简化的计算方法。
2020 Vol. 37 (5): 1-10 [
摘要
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221
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江湖泥沙与治理
11
马子普, 黄邦右
基于Rouse公式的紊流区悬沙粒径级配垂线分布规律
基于Rouse公式及紊流泥沙沉速公式,分别推导得到了紊流时的悬沙粒径及级配垂线分布公式,前者直接量化了泥沙“上细下粗”的垂线分布规律,后者则可用于计算不同水层及垂线上总的悬沙粒径级配。通过实例,应用粒径级配计算公式得到了不同水层的悬沙粒径级配。结果表明:泥沙粒径“上细下粗”的分布规律明显;在越远离床面的水层,细颗粒所占的比重越大,粒径分布越均匀。当考虑悬浮高度影响时,以最大粒径悬沙的最大悬浮高度为界,该高度之下级配“等宽”,该高度之上级配“上窄下宽”。
2020 Vol. 37 (5): 11-14 [
摘要
] (
263
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978
)
水资源与环境
15
韩丁, 黎睿, 汤显强, 胡园, 郭伟杰
长江中下游江段泥沙对Pb
2+
的吸附特征
以长江中下游武汉至上海崇明岛江段河床泥沙样品为研究对象,通过振荡吸附试验研究了泥沙对Pb
2+
的吸附特征,分析了泥沙浓度、泥沙粒径、有机质含量等对Pb
2+
吸附的影响。结果表明:泥沙对Pb
2+
的吸附平衡时间为20 h,吸附动力学过程可以用准一级动力学、准二级动力学、Elovich方程对试验数据进行分析拟合,拟合系数均在0.85以上,尤以准二级动力学方程为佳,其拟合系数高达0.997 8。Langmuir模型对Pb
2+
的等温吸附的拟合系数
R
2
均达到0.9以上,Pb
2+
的等温吸附过程为单分子层吸附,吸附大多发生在泥沙表面,主要为物理吸附过程。随着泥沙浓度的增加,吸附效率显著提高,当泥沙浓度增加为1 g/L时,吸附效率达到最大值(≈99.8%)。泥沙对Pb
2+
的吸附热力学参数Δ
G
<0,Δ
H
>0,表明该过程可以自发进行,升高温度有利于提高泥沙对Pb
2+
的吸附量;泥沙中有机质含量越高,平均吸附键能越大,两者呈显著正相关关系(
R
2
=0.968 2,
p
<0.01)。泥沙对Pb
2+
吸附量总体呈现出随泥沙的粒径减小而增大的趋势,泥沙对Pb
2+
的吸附主要发生在粒径<0.074 mm的粒径分组中。应该加强对长江中下游水体含沙量及颗粒级配的监测,以随时掌握水沙变化对Pb
2+
等污染物迁移转化的影响。
2020 Vol. 37 (5): 15-22 [
摘要
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159
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1223
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23
张翔宇, 李玉娟, 张国玉, 姜秋, 孙闻, 靳顶
最严格水资源管理制度对工业用水效率的影响
近年来最严格水资源管理制度在促进水资源管理方面的作用越来越显著,万元工业增加值用水量为用水效率控制红线的重要指标,体现了工业用水效率的高低。研究最严格水资源管理制度对万元工业增加值用水量的影响,对推动各地落实最严格水资源管理制度、支撑水资源管理工作具有重要的意义。以浙江省为典型案例,通过MK-P检验法分析2005—2017年万元工业增加值用水量的变化规律,并建立指标评价体系,利用改进层次分析法定量化地描述各指标的重要性,根据案例的实际情况对评价模型进行多目标决策评价。结果表明:最严格水资源管理制度实施后,指标下降明显,建立的评价体系合理,相关工作的影响权重达到了71%,工业用水效率提高,成效影响显著。
2020 Vol. 37 (5): 23-27 [
摘要
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182
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1147
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28
史贵君, 郭力源, 林涛, 张永宜
深圳市降水变化特征及其未来变化情况预测
基于1998—2018年深圳市日降水资料,采用降水相对变率、集中度及集中期分析了月尺度、年尺度降水稳定性及其年内分配特征,运用Mann-Kendall非参数法和相关函数法对深圳市年降水量、降水稳定性和分配特征参数的变化趋势、突变特征及其未来降水变化特征进行分析与预估。结果表明:深圳市汛期降水稳定性比非汛期更好,年际降水分布稳定性较差,降水集中期为每年6—8月份,降水集中度处于0.23~0.72;降水量和降水分布特征参数均在2011—2013年发生突变,在发生突变后降水相对变率和集中度呈下降趋势,而年降水量和集中期呈上升趋势;深圳市未来降水序列变化趋势受过去变化特征的影响,其中未来年降水量有减少的趋势,降水集中程度逐渐增强,降水稳定性逐渐变差,年内降水分配均匀性变差,降水集中期持续向后推迟。研究成果为深圳市合理蓄水和用水提供科学依据,对水资源调度、利用以及防汛抗旱具有实际指导意义和重要的学术价值。
2020 Vol. 37 (5): 28-33 [
摘要
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211
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34
杨蕴, 周志芳, 刘亚南, 郭生根, 张宇, 雷卫佳, 吴建辉
二元结构库岸动态浸没过程数值评价与对比
江西省新干航电枢纽工程库区左岸系赣江河流阶地,具有典型的二元结构特征。刻画水库蓄水后二元结构库岸地下水的动态浸没过程是合理地进行库区浸没评价的前提。分别建立双侧河渠潜水和承压含水层地下水非稳定流运动解析解和区域地下水三维非稳定流数值模拟模型,对比评价水库蓄水后二元结构库岸的地下水动态变化过程。结果表明:在评价前期,解析法和数值法均能够刻画库区蓄水后库岸地下水浸没的动态变化规律和趋势;然而在评价中后期,降雨入渗因素对地下水浸没的作用逐渐凸显,数值法的计算结果更为合理。同时,基于数值法,结合浸没评判标准,预测蓄水至第3年末的浸没面积将增大至10.91 km
2
。研究成果可为工程前期浸没控制方案的布置提供科学依据。
2020 Vol. 37 (5): 34-42 [
摘要
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150
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6672KB] (
1041
)
43
贺波, 马静, 高赫余
基于多粒度特征和XGBoost模型的城市日供水量预测
城市日供水量预测对供水部门具有十分重要的现实意义。为提高城市日供水量预测精度,以某市历史用水数据为基础,构建多粒度特征,并利用Pearson相关系数进行特征的筛选,基于XGBoost模型构建城市日供水量预测模型。本模型通过在训练集上进行训练和学习,在测试集上的平均绝对误差为70 571 t/d,平均相对误差为1.4%;传统的回归预测方法如随机森林法和支持向量机法,平均绝对误差分别为84 366 t/d和88 848 t/d。本模型预测精度更高,说明此模型可行、有效,具有一定的应用价值。
2020 Vol. 37 (5): 43-49 [
摘要
] (
192
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4810KB] (
1186
)
水土保持与生态建设
50
肖洋, 张翔, 王孟, 邓志民, 林玉茹
鄱阳湖典型洲滩湿地植被叶片和土壤δ
15
N特征分析
为研究鄱阳湖典型洲滩湿地植被叶片和土壤δ
15
N特征,以蚌湖和修水之间的洲滩作为研究对象,选取典型断面研究2015年10—12月和2016年4月植被叶片和土壤δ
15
N的相关关系,探讨土壤含水量和无机氮(铵态氮和硝态氮)对植被叶片和土壤δ
15
N的影响。结果表明:大部分C3植被的叶片δ
15
N大于C4植被;湿润时期植被叶片和土壤δ
15
N大于干旱时期,但湿润时期和干旱时期植被叶片均较土壤富集
15
N。铵态氮在湿地土壤中占比高达87.43%,是土壤主要的无机氮,但湿地植被主要吸收硝态氮。研究区氮循环开度较小,土壤δ
15
N随着可利用氮素的增加而降低,而随着土壤含水量的增加而增加。植被叶片δ
15
N与土壤δ
15
N呈显著的正相关关系,植被叶片δ
15
N主要受土壤氮素变化和氮同位素分馏的影响。
2020 Vol. 37 (5): 50-58 [
摘要
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168
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6422KB] (
1096
)
59
贺倩, 戴晓爱
2010—2015年三江源地区植被净初级生产力变化特征及影响因素分析
三江源地区生态环境先天脆弱,掌握其植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的时空变化特征及其影响因素对于环境保护具有重要意义。基于改进的CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型估算三江源地区2010—2015年的NPP空间分布及变化特征,引入地理探测器探讨植被、气候和地形因素及其交互作用对NPP的影响。结果表明:①整体上三江源地区NPP表现为自东向西逐渐减小的空间分布特征;2015年较2010年中部地区NPP减少最为严重,其次为西部地区,而东部NPP增加,且NPP的减少量大于NPP的增加量。②各因素对NPP的影响程度不同,从NPP空间分布现状角度分析,对NPP的影响由大到小依次为NDVI、太阳辐射、降雨量、温度、高程、坡度、坡向;从NPP动态变化角度分析,影响由大到小依次为NDVI、降雨量、太阳辐射、温度。③各因素的交互作用对NPP的空间分布现状及动态变化都表现出双因子或非线性增强作用,且NDVI与降雨量的交互作用最强。④地理探测器能够较好地指示各因素及其交互作用对NPP的影响,具有较好的效果。研究结果将为三江源地区的生态环境保护工作提供依据。
2020 Vol. 37 (5): 59-66 [
摘要
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244
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5314KB] (
1144
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工程安全与灾害防治
67
张宜虎, 聂磊, 王帅, 汪斌, 庞正江, 熊诗湖
宜攀高速金宁段库岸再造灾害特征研究
宜攀高速金宁段全长100余km,全线位于新建和在建的巨型水电站库区,库岸再造问题对线路工程影响突出。类似复杂条件下超长线路工程库岸再造的影响及评价工作缺乏工程借鉴。首先对沿线地形地貌、地层岩性、地质构造、岸坡结构、水文气象等影响库岸再造的因素进行调研和区划,然后采用定性判断和定量分析相结合的方法对沿线岸坡现状稳定性进行评价和区划。在此基础上开展相关性分析,研究库岸再造灾害主控因素、发育特征及规律,据此对线路工程可能遭遇的库岸再造灾害影响进行综合评价和区划。结果表明:①地层岩性是影响库岸再造灾害发育的主控因素;②蓄水对岸坡稳定性影响明显;③沿线大规模滑坡主要发育在软岩顺向坡部位。研究成果为金宁段线路工程规划及设计提供了依据,也可为今后类似工程建设提供借鉴。
2020 Vol. 37 (5): 67-73 [
摘要
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164
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908
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74
张磊, 由金玉
白格堰塞湖泄流对上游岸坡稳定性的影响
2018年10月11日,位于西藏江达县和四川白玉县交界处的金沙江沿岸发生了大型山体滑坡——白格滑坡,造成金沙江堵塞并形成堰塞湖;2018年11月3日该处发生二次滑坡,再次堵江并造成堰塞湖蓄水量增加。为了研究白格堰塞湖在人工挖槽泄流阶段对上游岸坡稳定性的影响,以堰塞体上游某天然岸坡为例,采用有限元软件PLAXIS研究了该边坡在水位下降过程中的变形特征及稳定性变化规律。结果表明:①随着堰塞湖水的逐渐泄流,坡体表面位移变形逐渐增大,坡体后缘部位最大位移达到8.5 cm,中部和前缘变形相对较小;②水位下降过程中,坡体后缘的塑性区向下扩展,但未形成贯通的塑性区,同时安全系数也逐渐减小,最终为1.16;③各降水阶段坡体的最不利滑裂面相同,滑弧剪出口位于滑坡体高程3 150 m处,距坡脚约250 m,确定了该岸坡潜在的滑坡形式为高位滑坡。研究成果对后期该区域滑坡灾害的预防和控制有一定参考价值。
2020 Vol. 37 (5): 74-78 [
摘要
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187
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4628KB] (
1007
)
水力学
79
傅铭焕, 钱家欢
R型水跃局部水头损失系数与跃后水深的计算
通过能量方程研究R型突扩水跃局部水头损失系数,完善水跃跃后水深计算的理论方法,为消力池跃后水深的计算提供新的思路。通过建立消力池出口扩散断面和跃后断面的能量方程,分析R型突扩水跃局部水头损失系数和水跃水深比的变化规律。结果发现:R型水跃相对局部水头损失系数是突然扩散断面弗劳德数和消力池突扩比的函数;相对局部水头损失系数既服从线性分布,又服从乘幂分布;水跃水深比是跃前断面弗劳德数和消力池突扩比的函数。提出了局部水头损失系数和水跃水深比的计算公式,并分别对其进行了验证。
2020 Vol. 37 (5): 79-84 [
摘要
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182
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940
)
岩土工程
85
徐日庆, 文嘉毅, 董梅
工业废料固化浅层淤泥质土研究
我国滨海地区广泛分布淤泥质土,对其开展固化研究具有重要意义。以工业废料为固化材料,开展了针对浅层淤泥质土的固化剂研究。首先根据各种工业废料的自身性质,选出粉煤灰、磷石膏、电石渣共3种常见的工业废料作为固化剂的主要成分;然后,再通过混料试验,分别得到3,7,28 d的无侧限抗压强度回归方程,并计算得到各龄期所对应的最优配比。最后得出固化剂各组分质量的最佳配比为粉煤灰∶磷石膏∶电石渣=21.6∶26.8∶51.6,该配比在水化物反应过程中的协调性良好,并将该配比下的固化剂命名为JX18。试验结果表明:经JX18固化处理后的淤泥质土在7 d后无侧限抗压强度达到413.6 kPa,满足大型机械上机施工要求。研究成果可为滨海地区淤泥质土的地基处理提供一定的理论指导。
2020 Vol. 37 (5): 85-91 [
摘要
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177
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5570KB] (
933
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92
焦卫国, 詹良通, 季永新, 贺明卫, 邓林恒
非饱和导排层水分侧向导排作用模型试验验证与影响因素分析
生活垃圾填埋场终场覆盖层的主要功能是防渗。部分湿润气候区因降雨量较多、土层储水能力不足,毛细阻滞覆盖层防渗效果不佳。在毛细阻滞覆盖层中添加非饱和导排层(unsaturated drainage layer,UDL)是改善毛细阻滞覆盖层在湿润气候区防渗性能的措施之一。开展室内模型试验对毛细阻滞覆盖层中UDL的侧向排水作用进行了实测和验证,对影响UDL侧向导排长度的因素进行了数值分析。模型试验尺寸为2.0 m×1.0 m×0.4 m(长×宽×厚),结构剖面从上至下依次为粉土层(20 cm)、砂层(10 cm)和碎石层(10 cm)。试验结果表明:累计降雨量为882.2 mm,UDL侧向导排水量为9.5 mm,占土层入渗水量的13.7%,水分侧向导排作用可观。UDL侧向导排长度影响因素数值分析结果表明:①细粒土厚度和渗透性对导排长度的影响因降雨量而异,当降雨量较小时,细粒土层越厚、渗透性越低,侧向导排长度越长;②UDL厚度对水分侧向导排长度影响不明显;③UDL进水值越低,细粒土储水能力越大,细粒土侧向导排失效时间和UDL侧向导排介入时间越晚,但持续降雨后期导排长度衰减速度更快,进水值须根据当地降雨条件和覆盖层粗、细粒土水力特性综合考虑。
2020 Vol. 37 (5): 92-98 [
摘要
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158
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943
)
99
侯振坤, 程汉列, 海金龙, 张道平, 高如超
页岩水力压裂裂缝起裂和扩展断裂力学模型
结合大尺寸真三轴水平井水力压裂物理模拟试验,对龙马溪组页岩的起裂、扩展以及扩展过程中水力裂缝与天然裂缝的相互作用进行了详细的力学分析,并基于断裂力学和流体力学理论知识,建立了水力裂缝起裂和扩展力学模型,推导了相应的断裂力学判据。结果表明:①起裂方式可以分为3类,即页岩本体张性起裂、沿天然裂缝(层理面)的剪切起裂、沿天然裂缝(层理面)的张拉起裂;②水力裂缝扩展过程中,随着裂缝长度的增加,泵压逐渐减小,最终趋于一个略大于最小水平主应力的稳定值;③水力裂缝与天然裂缝的相互作用类型可根据天然裂缝是否开启分为以下5类,即剪切天然裂缝后穿过、直接穿过天然裂缝、从天然裂缝一端穿过、同时从天然裂缝两端穿过、从某一弱面穿过。研究结果可为页岩气藏水平井压裂开采提供有力技术支持。
2020 Vol. 37 (5): 99-107 [
摘要
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247
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5241KB] (
985
)
108
吴松华
不同形式电渗加固吹填淤泥现场试验研究
为了研究电渗法加固吹填淤泥的实际效果,同时了解电极布置形式对电渗加固效果的影响,依托具体吹填项目,采用无砂垫层真空预压联合电渗(S1)、无砂垫层真空预压联合电渗注浆(S2)和无砂垫层真空预压联合导电排水板(S3)3种类型大试验,并将S1和S3的电极分平行和错位间隔2种方式布置,现场进行5种对比小试验并对加固效果进行分析。通过分析试验数据得到:5种试验和无砂垫层真空预压法相比,土体加固后的地基承载力和抗剪强度等指标均有较大提高,土体含水率均有较大程度的降低。试验结果表明:无砂垫层真空预压联合电渗法加固地基效果比无砂垫层真空预压法好、工期短;采用真空预压联合电渗注浆(S2)比其它几种形式加固效果要好。无砂垫层真空预压联合电渗法可有效弥补无砂垫层真空预压法的一些不足,适用于对承载力和工期等有特殊要求的吹填土地基加固工程。
2020 Vol. 37 (5): 108-112 [
摘要
] (
178
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3390KB] (
1022
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113
牟春梅, 韦瑜玺
NH
3
·H
2
O对桂林地区红黏土工程特性的影响试验研究
为研究氮肥污染对桂林红黏土物理力学性质的影响,使用氨水(NH
3
·H
2
O)溶液对具有代表性的桂林雁山红黏土进行浸泡,考虑氨水质量分数(0,4.5%,9.0%,13.5%,18.0%)和养护时间(1,7,14 d)双因子因素,通过室内试验,分析氨水污染对桂林雁山红黏土物理力学性质的影响规律。试验结果表明:随着氨水质量分数及养护时间的增加,桂林雁山红黏土的质量、含水率、相对密度和液塑限均增大,压缩模量减小,土体压缩性增强;碱-土作用是引起红黏土物理力学性质发生变化的主要原因,其相互作用导致红黏土颗粒间的胶结物被溶解后又重新生成絮状物,使其原本稳定的结构状态发生改变。
2020 Vol. 37 (5): 113-119 [
摘要
] (
150
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4374KB] (
1060
)
120
张新民
粗粒土颗粒破碎多重分形特性研究
粗粒土的颗粒破碎影响其强度、刚度和变形,故引入分形理论量化破碎程度。依据粒度分形曲线存在折线性,阐释界限粒组含义,提出以界限粒径为限,分段概化土体多重分形特征,计算其多重分形维数
D
(
r
),总结
D
(
r
)增量变化规律,建立增量计算模型,量化颗粒破碎程度。理论及试验分析表明:等效替代缩尺方法减小
D
(
r
),对界限粒径影响不显著,缩尺前后颗粒分形特性保持一致;不同尺寸颗粒破碎概率不同,粗粒段破碎概率高于细粒段破碎概率。细粒段
D
(
r
)增量随干密度的增加先缓慢增大后急剧增大,随围压增大而减小,其增量与干密度及围压为指数函数关系;粗粒段
D
(
r
)增量随干密度增加先增大后减小,其增量与干密度及围压呈高次非线性规律。据此建立考虑干密度及围压影响的
D
(
r
)增量模型,用MatLab作多元非线性回归分析求解系数,对比模型值与试验值分布规律,分析其残差置信度。研究结果表明模型结构合理,可为评价粗粒土多重分形特性及量化颗粒破碎效应提供一种简便有效的方法,可提高粗粒土工程应用科学性及可靠程度。
2020 Vol. 37 (5): 120-126 [
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127
武孝天, 李洪涛, 徐永福
双向搅拌桩施工对桩周土体扰动分析
为探究双向搅拌桩施工时桩周超孔隙水压力和有效应力的分布和变化规律,依托江苏某高速公路软基处理工程,通过在不同位置布置传感器,测得单桩和群桩施工时桩周孔隙水压力和土压力的变化。结果表明:在施工过程中桩周土体孔隙水压力和土压力变化剧烈,靠近桩的位置产生了很高的超静孔隙水压力,孔压在桩周土的固结作用下消散规律表现为先快后慢;背离施工方向孔压累积值小于沿着施工方向的累积值,遮拦效应阻挡了约60%的超孔隙水压力,工程中可利用该现象减小施工对土体的扰动;单桩施工时桩周超孔压的分布与半径比的对数呈线性关系,分布规律与Vesic圆孔扩张理论解答的趋势相同,扰动影响范围约为20倍桩半径;施工过程中孔隙水压力小于土压力,桩体不会出现下沉和孔周土体液化等灾变,基于该原理可以通过改良设备和施工方法避免掉桩等灾变的发生。研究结果可为软土加固工程的施工安全提供参考。
2020 Vol. 37 (5): 127-132 [
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173
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133
于景飞, 张文月, 李明浩
季节性冻土区铁路路基冻融变形规律
为探究冻融循环作用对季节性冻土区铁路路基变形特性的影响,以兰新铁路的路基填土为研究对象进行冻融循环试验和固结压缩试验,得到了冻融变形和压缩特性的变化规律,并利用正交试验对压缩特性的影响因素进行显著性分析。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,冻胀率和融沉系数均呈多项式函数增加;在相同冻融循环次数下,两者均与含水率呈正相关,与压实度呈负相关。压缩模量随冻融循环次数的增加先增加,最终趋于稳定,各因素及其交互作用对压缩模量的影响从高到低依次为压实度B、含水率C、冻融循环次数A、B和C的交互作用BC、A和B的交互作用AB、A和C的交互作用AC。建议选取9次冻融循环后的压缩模量作为兰新铁路路基强度设计值,该研究成果对防治冻胀融沉和控制路基变形具有一定的指导意义。
2020 Vol. 37 (5): 133-138 [
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139
王梓龙, 裴向军, 刘瑶, 王雅雯, 王钦科
嵌岩扩底短桩抗拔承载性能现场试验研究及数值模拟
为研究嵌岩扩底短桩的抗拔承载性能,在现场完成了4根扩底短桩的抗拔静载试验,详细地分析了单桩
Q-s
曲线,并将现行规范计算的极限抗拔承载力与现场试验结果相比较。在通过PLAXIS 3D软件验证数值模拟结果与现场试验结果吻合的基础上,进一步深入探讨了水平荷载对扩底短桩抗拔承载特性的影响。结果表明:扩底短桩的
Q-s
曲线呈陡变型,极限状态桩顶上拔位移与桩径之比的平均值为1.94%;现行规范计算结果过于保守,公路规范相比其它规范计算结果与试验结果较为接近;当水平荷载与上拔荷载的比值
η
分别为10%,20%,30%时,极限抗拔承载力呈线性减小,相比
η
=0时分别减小8.3%,16.7%,25.0%。研究结果对优化桩基设计有重要的理论意义和工程应用价值。
2020 Vol. 37 (5): 139-144 [
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145
张利阳, 易富, 李俊元, 侯朋, 金洪松, 于犇, 孟兴涛
土工织物加筋尾矿砂界面力学特性试验研究
为研究土工织物加筋尾矿砂界面力学特性,在不同的尾矿砂含水率、试验拉拔速率和竖向压强下开展一系列土工布及土工格栅的拉拔试验。比较相同条件下的土工格栅与土工布拉拔试验结果可知:土工布对细粒尾矿砂的加筋效果优于土工格栅的加筋效果,竖向压强较大时两者的拉拔力峰值差值增大;随尾矿砂含水率增加,界面剪应力峰值明显减小,界面剪应力峰值在含水率1.2%时比含水率8.4%时增加50%以上,表观黏聚力先增加后减小,在最优含水率附近时达到最大,界面摩擦角先快速减小后缓慢减小;随试验拉拔速率增加,界面剪应力峰值缓慢增加,表观黏聚力先增加后减小,界面摩擦角先减小后增加;各工况下剪应力峰值均随竖向压强的增大而增大。研究结果可为土工织物加筋尾矿坝工程设计提供参考。
2020 Vol. 37 (5): 145-150 [
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151
刘猛, 滕伟福, 许飞, 袁翔
巴东组第三段含钙质夹层土抗剪强度试验研究
选取三峡库区巴东县巴东组第三段灰岩与泥灰岩间的软弱夹层土为研究对象,通过三轴不固结不排水试验(UU)剪切重塑土样,重点研究夹层土中CaCO
3
含量(0%,2%,4%,6%)对其抗剪强度的影响规律。再结合CT扫描试验,观察土样在三轴试验前后的内部孔隙率和胶结程度变化情况,以此作为依据,分析含钙质夹层土的抗剪强度变化机理。最终得出:随着CaCO
3
含量的增加,土样抗剪强度增大,这是因为CaCO
3
通过降低土体孔隙率和改变土颗粒形态增大了土体的内摩擦角,通过增强土体胶结能力增大了土体的黏聚力,从而增大其抗剪强度。此外,黏聚力的变化受CaCO
3
含量的影响更大,而内摩擦角的变化受CaCO
3
含量的影响较小。
2020 Vol. 37 (5): 151-156 [
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157
王兴威, 王正中, 刘铨鸿, 王羿, 刘瑾程
坡向加速度法在边坡稳定分析中的应用
边坡稳定是一个经典而普遍的岩土力学问题,也一直是岩土工程分析的热点。为克服强度折减法中折减系数与工程实际强度不符的失真现象,真实反映边坡地震动载失稳的实际情况,通过引入坡向加速度,提出一种操作简单、物理意义明确的边坡稳定计算方法,即坡向加速度法。该方法通过不断增加坡向加速度直至边坡失稳为止,由极限平衡的思想求得安全系数。通过算例,将该方法与传统极限平衡法和有限元强度折减法进行对比,对强度变化敏感性进行分析。结果表明:坡向加速度法计算所得的安全系数与极限平衡法所得的安全系数非常接近,塑性区与强度折减法塑性区基本一致,计算结果准确,而且操作简单无需假设滑动面;与坡向离心法相比,坡向加速度法计算得到的安全系数更精确且适用于非均质的边坡稳定分析,说明该方法在边坡稳定分析中的适用性和优越性。因此,可将坡向加速度法应用于边坡稳定性分析,其结果可供工程应用参考。
2020 Vol. 37 (5): 157-162 [
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水工结构与材料
163
吴福飞, 董双快, 赵本容, 刘春梅, 何星星
微米和纳米Al
2
O
3
对水泥基材料力学与耐久性的影响
为了明确微米和纳米Al
2
O
3
对水泥基材料力学性能与耐久性的改性作用,采用细度分别为1 μm和10 nm的Al
2
O
3
替代水泥,制备低水胶比水泥基材料。通过宏观和微观测试手段,分析微米和纳米Al
2
O
3
对水泥基材料力学性能与耐久性的影响规律,并探析其作用机理。试验表明:掺量为0.5%~4.0%的微米Al
2
O
3
和纳米Al
2
O
3
能增强水泥基材料的力学性能,降低其干燥收缩;0.5%~2.0%微米Al
2
O
3
和0.5%~4.0%纳米Al
2
O
3
能降低水泥基材料的渗透系数,但4.0%微米Al
2
O
3
会增大水泥基材料的渗透系数。相对而言,纳米Al
2
O
3
对水泥基材料的改性作用优于微米Al
2
O
3
。电镜扫描和文献研究结果发现,纳米Al
2
O
3
和微米Al
2
O
3
在水泥基材料水化、硬化过程中发挥尺寸效应、填充效应和表面活性效应,进而达到增强水泥基材料的力学性能和耐久性的目的。研究成果为水泥基材料的改性提供试验基础。
2020 Vol. 37 (5): 163-169 [
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170
刘天杰, 刘新飞
再生骨料比表面积和形状指数测定方法计算与分析
再生骨料颗粒形状和大小决定了再生混凝土拌合物是否能够紧密结合、能否达到良好的成型效果,一般以比表面积、形状指数来反映其拌和性能。通过选用废弃路面混凝土制备出4.75~9.50 mm和9.50~19.00 mm粒径的再生骨料,用比表面积理论计算和净浆试验法进行再生骨料比表面积测定,以粗骨料颗粒形状评定方法对再生骨料形状指数进行测定,最终对再生骨料拌和性能作出评判。研究发现:再生骨料表面粗糙,颗粒棱角较多,4.75~9.50 mm和9.50~19.00 mm粒径的再生骨料比表面积分别为5.98 cm
2
/g和4.19 cm
2
/g,均高于碎石、卵石骨料的比表面积;其形状指数分别为0.172 7和0.246 6,颗粒形状不好。因此,再生骨料要选用颗粒形状接近球体、形状指数高的骨料。研究结果为实际工程中再生骨料的推广和利用提供了参考。
2020 Vol. 37 (5): 170-173 [
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信息技术应用
174
韩玲, 张恒, 张庭瑜, 韩霁昌, 赵永华, 赵路
基于DEM的黄土沟道提取汇流量阈值确定方法
沟道是黄土高原重要的地形特征和水文特征,汇流量阈值是采用水文分析方法提取沟道的关键,目前已有汇流量阈值的确定方法具有较强的主观性。为解决汇流量阈值不确定性的问题,采用30 m分辨率DEM为基础数据,以延安市宝塔区碾庄沟流域为研究区,提出了一种基于受试者工作特征曲线(ROC曲线)确定汇流量阈值的方法。首先采集69个实际沟道起点,分析沟道起点的汇流特征,并确定了汇流量集聚区间;其次提取了500个一级沟道点作为样本点,采用ROC曲线分析了汇流量对沟道的诊断价值,得到了汇流量最优阈值。结果表明:汇流量对沟道具有较高的诊断价值,存在某一汇流量阈值能够较好地判定样本点是否为沟道;采用ROC曲线法确定的汇流量最优阈值提取的沟道均方根误差<2.5个像元,结果较为理想。
2020 Vol. 37 (5): 174-179 [
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水利工程建设与管理
180
蒋水华, 黄中发, 江先河, 吴海真, 黄劲松
堤防工程标准化管理体系风险评估方法
为了完善堤防工程管理体系,依托鄱阳湖区重点堤防工程,将风险管理理论与堤防工程工作、技术、管理和考核标准化体系有机结合,建立了基于风险的堤防工程标准化管理体系,并且提出了标准化管理体系风险评估方法。首先,确定我国中部地区堤防工程生命、经济和社会与环境风险标准图;再借助风险矩阵法拟定生命、经济和社会与环境风险考核指标系数,估计综合考核指标系数,并将其融入标准化考核管理中得到基于风险的堤防工程标准化管理评分;最后,根据评分值来评价堤防工程标准化管理是否合格。结果表明:建立的堤防工程标准化管理体系不仅可为制定科学合理的堤防失事风险管理决策及措施提供理论和技术支持,而且可为其他堤防工程运行管理提供借鉴。
2020 Vol. 37 (5): 180-186 [
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