三峡水库细颗粒泥沙起动流速研究

三峡水库运行后,中值粒径为0.01 mm的细颗粒泥沙大量落淤,对大细颗粒泥沙起动流速的研究是解决三峡水库泥沙淤积问题的基础。利用搜集的室内试验资料验证了现有的典型起动流速公式,结果表明细颗粒泥沙的起动受水深和干容重的影响,而现有公式精度不高。根据泥沙颗粒受力原理建立了新的起动流速公式,综合大量实测资料和已有研究成果拟合公式参数,新公式的计算值与实测值符合较好,相对误差较低。     

大连地铁5号线后盐站深基坑止水帷幕优化研究

为了研究大连地铁5号线后盐站深基坑止水帷幕优化方案,运用Midas GTS NX有限元分析软件建立不同止水帷幕的数值计算模型,分析了不同止水帷幕深度、厚度和渗透系数对稳态渗流场的影响,进一步分析了总水头、孔隙水压力、流速及渗流路径的变化规律.研究结果表明:止水帷幕深度与基坑深度比为1.22时,止水帷幕达到最佳的截水防渗作用;止水帷幕厚度与基坑抗突涌稳定性存在正相关关系,渗流流速随着厚度的增大而减慢,但厚度超过1.0 m后无显著现象;止水帷幕的渗透系数与基底水力梯度呈现负相关,但随着渗透系数的减小致使水力梯度变化有所减弱.     

高炉渣改良填料压缩试验分析

利用大型直剪仪对高炉渣改良填料进行大型压缩试验,得到加载、卸载及再加载各阶段的侧限变形模量,试验结果分析表明:因细颗粒含量少且大粒径颗粒的水稳定性良好,含水量对填料的压缩性基本没有影响;第一次加载过程中的压缩量主要由颗粒的棱角压至粉碎及长扁状颗粒折断破裂导致。考虑到现场地基填筑时采用了强夯施工,地基沉降计算的压缩模量建议取室内压缩试验二次加载对应阶段的压缩模量。为了减小粗颗粒的应力集中,并充分发挥粉煤灰的后期板结作用,建议增加改良填料的细颗粒含量。     

天然卵砾石的几何形状对起动流速的影响

为更好研究山区河流泥沙运动的规律,在泥沙起动经典公式的基础上,提出了泥沙颗粒形状系数、泥沙颗粒饱满度两种新的对泥沙颗粒起动产生影响的因素。并据此展开几何形状对起动影响情况的理论和试验分析,采用单因素分析方法,将起动颗粒质量转换到近似相等的层面上,得出能够反映颗粒几何形状影响的起动功率和流速公式。     

吹填土渗流固结过程微观结构的分形特征

为分析渗流作用下吹填土固结过程中微观结构的变化规律,应用分形理论,定量描述吹填土的微观结 构特征,探讨吹填土的固化机理.通过吹填过程的室内模拟试验,对天津滨海新区最终沉降的吹填土进行了颗粒 分析试验和易溶盐试验,以评价吹填土的工程地质性质;基于分形理论,采用WD-5图像处理系统,对试样的微 观结构进行了定量分析,讨论了渗流固结作用下天津滨海新区吹填土在渗流固结过程中微观结构分形维数的变 化规律.研究表明:随渗流压力增大,天津滨海新区吹填土结构单元体的形态分形维数逐渐增大,而计盒分形维 数减小,结构单元体排列致密,形态复杂性增强;随固结荷载增大,天津滨海新区吹填土中孔隙的形态分形维数 增大,计盒分形维数减小,土中小孔隙的含量增加,孔隙体积减小,复杂性增加.      

电解质与粘性细颗粒泥沙絮凝的关系

粘性细颗粒泥沙的絮凝与诸多因素有关,如颗粒粒径、盐度、含沙量、温度、电解质、水文条件,等等.其中电解质是较重要、较复杂的因素.通过静水沉降实验,得出细颗粒泥沙的絮凝与电解质的浓度成曲线关系,实验分析皂土在15‰~20‰的电解质浓度中絮凝程度最大;与阳离子种类有关表现在各种离子的水化半径不同,导致在电解质溶液中絮凝程度的不同;还与离子的价态有关,絮凝的程度随着离子价态的升高而增大.     

土体断裂韧度K_(IC)试验研究

标准的三点弯曲试验,加荷方向与试样重力方向在同一条直线上,由于土体的抗拉强度很低,在进行土体的三点弯曲试验的时候,试样仅在自重的作用下就会断裂,即使不断裂,重力对测试结果也会产生很大的影响。根据三点弯曲的试验原理,将试样沿底边旋转90°,采用水平加荷的方式,使试样重力与加荷方向垂直,避开了重力对试验结果的影响,并使用自主研发的土体断裂装置测得了土体断裂韧度KIC。     

高速铁路路基粗颗粒填料最大干密度影响因素试验研究

从室内试验出发,对粗粒土最大干密度的影响因素进行研究。试验结果表明粗颗粒土混合料的最佳含水率一般是在2%~10%之间,粗颗粒土混合料最佳含水量主要依赖于细颗粒含量,粗颗粒土混合料的最大干密度是与粗粒含量、粒径大小等多种因素有关的多元函数,粗颗粒填料的最佳振动时间为18 min。     

含石量对土石回填体渗流特性影响的试验研究

西南山区城市浅表多为土石回填体地层,而土石回填体渗流特征的土石级配敏感性规律难以把握。降雨入渗条件下,浅埋隧道及深大基坑开挖多诱发地表沉降及边坡滑塌等灾害。基于现场土石回填体的颗粒级配,通过室内常水头试验对回填体渗透系数的含石量敏感性与细颗粒流失现象进行了研究。发现,土石回填体渗透系数随含石量的增加呈指数形式增长,并于含石量为60%时开始骤增。不良级配下,土石回填体中粗、细颗粒间黏聚性与附着性差是细颗粒流失的主要原因,而细颗粒的流失量随渗流时间的延长呈现由小变大再到平稳的变化过程。实际中可根据地层透水要求合理调整现场土石回填体的块石含量,同时应重点关注高含石量土石回填体的细颗粒土流失问题,以保证施工地层的稳定性。     

基于非圆颗粒Trapdoor试验模拟土拱效应

基于离散元颗粒流理论,从细观角度出发,应用PFC2D中CLUMP方法通过二次开发得到更接近砂土颗粒形状的"椭圆团"颗粒模拟Trapdoor试验过程中的土拱效应,并分析了Trapdoor位移、颗粒形状、颗粒摩擦系数、Trapdoor宽度对土拱效应的影响。结果表明,随着Trapdoor位移的增大,土体内部会形成拱效应,且随着颗粒长短轴比和摩擦系数的增大拱效应会进一步增强;但随着Trapdoor宽度的增加而减弱。     

基于图像技术的大空隙沥青混合料空隙特征与路用性能关系

以3种级配的PAC-13和PAC-16混合料马歇尔试件作为载体,运用cosmos图像处理技术获取了混合料试件的内部有效空隙分布,分析了有效空隙分布特征与混合料路用性能的关系。结果表明:有效空隙图像可以定性描述大空隙沥青混合料的连通情况和分布特性,相同检测面积内最大骨料粒径越大形成的有效空隙(面积)越大,有效空隙率分布范围为6.5%～12.8%;大空隙沥青混合料的强度和马歇尔稳定度都随着空隙率或面积率的增加而减少;大空隙沥青混合料的渗透系数随着空隙率或面积率的增大而增大;有效空隙面积(面积率)与大空隙沥青混合料空隙率具有一致性,可以用于分析大空隙沥青混合料的有效空隙分布及其路用性能变化趋势。     

颗粒材料双轴试验离散元数值模拟(英文)

为了得到颗粒材料的力学参数与试验条件之间的关系,选取5组粒径范围的颗粒材料,利用离散元方法生成初始试件,并数值模拟了其双轴试验,分析了不同围压对材料弹性模量和强度的影响,以及不同加载速率下材料的弹性模量、泊松比和强度的变化规律。提取了围压为10MPa与加载速率为0.03m.s-1时5组试件的应力-应变曲线,从微观角度给出了荷载作用后试件中的裂缝分布。模拟结果表明:随着围压的增大,5组试件的弹性模量和强度增大,增长趋势相对平缓,但粒径为9.50～13.20mm的试件出现较大波动;加载速率与弹性模量、泊松比、强度和裂缝初始应力基本呈二次多项式关系,最小判定系数为0.9009,最大为0.9959;在5组试件中,随着粒径的增大,由应力-应变曲线得到的应力峰值减小。     

哈齐客专细圆砾土冻结温度测试分析

以哈齐客运专线细圆砾土路基填料为研究对象,通过自制冻结温度试验装置测定了细圆砾土冷却与冻结过程及不同细颗粒含量下细圆砾土的冻结温度,分析了细圆砾土冻结温度随细颗粒含量的变化规律.试验结果表明:粗颗粒土的冷却与冻结过程和细粒土的类似,同样存在过冷、结晶和冻结稳定三个阶段;土样在最优含水率奈件下,不同细颗粒含量的细圆砾土冻结温度随着细颗粒含量的增加而降低.     

泡沫沥青冷再生混合料空隙分布特征研究

文章采用CT扫描技术和数字图像处理技术获取泡沫沥青冷再生混合料细观空隙特征,分析空隙特征沿试件高度方向的分布规律,提出基于“级配”理论的空隙尺寸分布Weibull双参数模型。结果表明：随着细集料比例增加,再生料试件内部空隙率逐渐降低,空隙数量逐渐减少。同时,Weibull分布函数模型中的“尺度参数”λ减小,“形状参数”k增大,即空隙分布更均匀。试验结果可为泡沫沥青冷再生混合料空隙演化规律研究提供一定参考。     

功能梯度输流管在弹性基体中的热弹性振动分析

为了研究嵌入弹性基体功能梯度输流管的流固耦合振动问题，首先根据欧拉梁模型理论推导得到功能梯度输流管道的振动控制方程，然后采用微分求积法对振动控制方程进行求解，最后根据计算结果详细讨论了材料组分的体积分数、温度、长细比及弹性基体的弹性系数对系统的固有频率及临界流速的影响. 研究结果表明:（1） 内部材料组分的体积分数增大会使系统的无量纲固有频率增大，临界流速减小（指数n由0增大到10，流速为0时的固有频率增大约13%，临界流速减小约6%）；（2） 随着温度的升高，系统的固有频率和其临界流速都会降低（长径比为100时，温度升高30 K，流速为0时的固有频率减小约4%，临界流速减小约14%），减小长径比会使得系统的固有频率明显下降（长径比为100、50和20时，系统的固有频率分别为160、41.1和11.87.）；（3） 系统的固有频率随着管道外径的增大而降低，管壁越薄变化越快，管壁越厚变化越慢（外径由0.1 m增大到0.11 m时，其固有频率的下降幅度约为外径由0.19 m增大到0.2 m时的100倍）；（4） 弹性基体弹性系数k增大会提高系统的固有频率（k增大3倍，系统的固有频率提高了约74%）.      

降雨条件下公路节理边坡稳定性分析

结合某公路节理岩质边坡,采用离散单元法,考虑节理岩体应力与渗流耦合机理,对降雨条件下节理边坡稳定性进行分析。重点分析了边坡主应力分布和位移矢量图,节理张拉和剪切位移以及边坡渗流产生的空隙水压力。分析结果表明:节理边坡变形主要受优势节理面控制,产生平面滑移。节理张拉和剪切位移趋势与边坡变形规律是一致的,地下水流动产生空隙水压力会加剧边坡的变形趋势。     

红层泥岩加卸载力学特性与能量演化机制

为研究红层泥岩的力学特性和能量演化规律，基于5种不同围压梯度（200、250、300、350、400 kPa）及轴压与围压不等速率的应力路径，以四川遂宁地区红层泥岩为例开展了室内循环加卸载试验，得到围压效应对红层泥岩力学特性、总应变能密度、弹性应变能密度、耗散能密度的影响，以及应力-应变与能量之间的演化规律.研究结果表明：从初始加卸载至试验结束，轴向应力输入的总能量密度、弹性应变能密度以及耗散能密度总体呈先增大后减小的“正态分布”形式；在峰前阶段，弹性应变能密度与耗散能密度间的差值会随着循环加卸载次数的增加而增大；围压的侧限作用提高了试样承载能力，总能量密度、弹性应变能密度以及耗散能密度随着围压的增大而增大；在峰后阶段，当围压≤300 kPa时，耗散能密度低于弹性应变能密度，而围压>300 kPa时，耗散能密度高于弹性应变能密度，围压增大会进一步抑制试样破坏后弹性应变能密度的释放；相同围压下，随着干湿循环次数的增加，干燥、饱和状态下的抗压强度和弹性应变能密度均呈负相关关系；相同干湿循环次数，干燥状态的抗压强度和弹性应变能密度比饱和状态高，呈正相关关系.     

大比降卵砾石河流定床阻力试验研究

在1 m宽变坡水槽内,采用乒乓球模拟密排卵砾石的流速分布试验和天然卵砾石起动试验两种方法进行定床阻力试验研究。试验结果表明:①起动试验数据确定的定床阻力符合谢才-曼宁公式,得出的阻力系数基本符合Colebrook(1938)公式的变化规律,但比Colebrook(1938)公式的计算值稍小;②乒乓球模拟密排卵砾石流速分布试验表明在床面粗糙范围内,当h/Ks>2,其垂线流速分布符合对数规律;③比较流速起动试验数据和流速分布试验数据确定的定床阻力,尽管试验的方法不同,得到的结果基本相同。     

大比降卵砾石河流定床阻力试验研究

在1 m宽变坡水槽内,采用乒乓球模拟密排卵砾石的流速分布试验和天然卵砾石起动试验两种方法进行定床阻力试验研究。试验结果表明:①起动试验数据确定的定床阻力符合谢才-曼宁公式,得出的阻力系数基本符合Colebrook(1938)公式的变化规律,但比Colebrook(1938)公式的计算值稍小;②乒乓球模拟密排卵砾石流速分布试验表明在床面粗糙范围内,当h/Ks>2,其垂线流速分布符合对数规律;③比较流速起动试验数据和流速分布试验数据确定的定床阻力,尽管试验的方法不同,得到的结果基本相同。     

粗粒土浸水饱和时间试验研究

对来自双江口、两河口、小浪底、马吉4座土石坝的不同粒径的粗粒土进行浸水饱和时间试验研究,分析了吸水率与吸水时间、粒径、颗粒岩性等的关系。试验结果表明:粗粒土浸水达到饱和时间与其粒径成正相关,颗粒的岩性也是影响浸水饱和时间重要因素,吸水率与浸水历时的关系可以用双曲线函数来描述,并对该函数进行了初步验证。同时,进一步对实际试验用多粒组级配料的饱和时间进行分析,建议了粗粒土三轴剪切试验及蠕变试验的试样饱和时间估算方法及需要的合理饱和时间。对最大粒径为60 mm的粗粒土,三轴剪切试验建议饱和时间0.5~1 h,蠕变试验建议饱和时间2 h。