岩石压剪裂纹水力劈裂分析及裂纹面方向计算

水力劈裂技术在岩土工程中应用越来越广泛,但自然界中的水力劈裂可能会引发地质灾害,因此,水力劈裂机理研究已成为岩土工程中的热点问题。通过利用断裂力学理论对水力劈裂时裂纹的扩展问题进行研究,推导了基于最大周向应力理论的裂纹起裂角及临界水压的计算公式,分析了压剪复合断裂时临界水压力与裂纹面方向之间的关系,在此基础上得出了压剪断裂时最易于发生水力劈裂的裂纹面位置。     

岩石压剪裂纹水力劈裂分析及裂纹面方向计算

水力劈裂技术在岩土工程中应用越来越广泛,但自然界中的水力劈裂可能会引发地质灾害,因此,水力劈裂机理研究已成为岩土工程中的热点问题。通过利用断裂力学理论对水力劈裂时裂纹的扩展问题进行研究,推导了基于最大周向应力理论的裂纹起裂角及临界水压的计算公式,分析了压剪复合断裂时临界水压力与裂纹面方向之间的关系,在此基础上得出了压剪断裂时最易于发生水力劈裂的裂纹面位置。     

PEX、PP-R和PAP管局部水力损失的实验研究

通过对交联聚乙烯（PEX）、三型聚丙烯（PP_R）和铝塑复全(PAP)管水力损失的实验研究，提出了工程设计中PEX、PAP的局部水力损失按其沿程损失的25%~65%计算，而PP_R管局部水力损失按其沿程损失的15%－35%计算较为合理；同时对三种塑料管的沿程水力损失与钢管的沿程水力损失也进行了比较，提出PEX、PAP和PP－R管的沿程水力损失比钢管的水力损失至少要小30%，当流速超过1.1m/s以上时三种塑料管的水力损失不到钢管水力损失的45%。     

基于重叠网格的桥墩防撞浮箱流场特性数值研究

为了揭示桥墩加装防撞浮箱后的水动力性能及流场特性,基于重叠网格方法,以典型的圆形自浮式浮箱-桥墩系统为例,采用雷诺应力(RSM)湍流模型,利用VOF方法捕捉自由液面,同时考虑浮箱升沉位移,建立了三维数值计算模型。通过与实验数据对比,验证了数值仿真方法的合理性和结果精确度;以重叠网格技术实现浮箱的升沉垂荡运动,研究了水流流速和水深变化对防撞浮箱的升沉垂荡、动力响应和流场特性的影响。研究结果表明：水流流速主要影响防撞浮箱的升沉位移值,而水深主要影响防撞浮箱的垂荡历程;防撞浮箱在3个方向上的力系数基本都是随水深的增加而下降,但较低流速时,力系数随水深的增加下降趋势较为平缓,纵向力系数随水深的增加先略微上升后再下降;防撞浮箱的垂荡与垂向力有关,较低流速下浮箱垂向力的变化周期随水深的增加而增大,较高流速下,防撞浮箱产生强烈的垂荡,周期变化规律完全消失。     

岩质边坡结构面的水力劈裂效应分析

为了对岩质边坡结构面的水力劈裂效应进行分析,通过岩质边坡水力模型,结合岩体结构面裂纹的应力状态,运用断裂力学和水力学理论,推导出结构面水力劈裂的临界水头公式,在临界水头公式基础上分别获得了最易发生拉剪型水力劈裂和压剪型水力劈裂破坏的裂纹角度。实例验证表明:边坡在满足条件时会发生水力劈裂。得出结论:随着水力劈裂现象的发生,结构面裂隙扩展、贯通,而裂隙的扩展会加强地下水的下渗作用,水头损失减少,扬压力进一步加大,将更容易诱发滑坡。     

关于内置十字型钢板补强圆形钢桥墩极限状态的研究

论述的是利用非线性有限元分析内置十字型钢板补强圆形钢构件的极限状态。明确了轴压比参数和径厚比参数对内置十字型钢板补强圆形钢桥墩的极限承载力、极限应变的影响,取得了性能抗震设计安全评价公式,可为桥梁设计提供参考。     

确保水深模型航海安全性的深度保证率控制方法

针对当前海图水深应用在保证航海安全方面的不足,提出了海图水深的深度保证率控制方法,确保水深模型服务于航海的安全性。利用海图水深注记点,建立不规则三角网水深模型表面,推导了模型表面任意位置水深的整体计算公式。在考虑水深源数据不确定度对航海安全影响的基础上,定量分析了水深模型在任意位置处描述不确定度的影响。通过在模型点上附加不确定度来控制描述不确定度的影响,将水深模型的深度保证率控制在规定要求之内。在比例尺分别为1∶2 000、1∶5 000、1∶10 000、1∶50 000的海图上,对提出的面控方法进行验证,并与传统方法、点控方法进行了对比。分析结果表明:与传统方法相比,在4种海图上,面控方法深度保证率的合格率分别提高了51.72%、49.37%、38.71%、28.39%;与点控方法相比,面控方法分别提高了4.10%、5.00%、5.06%、9.65%;随着比例尺减小,传统方法深度保证率的合格率有所提高,点控方法有所下降,而面控方法因为综合考虑了源数据不确定度和模型描述不确定度的影响,深度保证率的合格率始终保持为100%;面控方法能将深度保证率控制在规定指标(97.5%)范围内,而传统方法和点控方法均不能达到规定指标,说明了面控方法的优越性。     

斜交涵洞水力特征研究

在９００余组次水力模型试验的基础上，对现行铁路八字翼墙进口盖板箱涵及拱涵定型图正交和斜交涵洞水力特征值选用的可靠性及合理性进行了验证；对涵洞设计中采用的计算方法提出了修改建议；提供了涵洞水力计算方便可行的经验公式；讨论了自行设计的斜交涵洞与定型图正交涵的关系。     

梯形明渠临界水深计算公式的改进

目前求解梯形明渠临界水深的方法较多，但因存在求解过程较繁，计算精度不高等问题，故使用时不方便。本文以简单的迭代为基础，通过对临界水深方程进行了数学变换，提出了计算梯形明渠界水深的新方法。该方法不依赖图表，简单易行、精度很高，可供工程实际参考应用。     

基于AIS数据的船舶安全航行水深参考图

通过挖掘海量AIS数据, 提出了一种新的航道水深信息获取方法, 即构建船舶安全航行水深参考图; 采用数据预处理的方法对历史与在线的AIS数据进行清洗和修补, 生成船舶运动轨迹; 选定船舶航行区域的时间与经纬度, 采用K-means聚类算法对船舶航行过程中的吃水数据进行聚类分析, 得到不同安全航行区域的船舶分类, 运用BP神经网络模型预测并补齐AIS数据中缺失的船舶最大吃水信息; 分割船舶历史轨迹, 当子轨迹的时间间隔在10~20min时, 采用Spline插值方法对船舶轨迹中的丢失数据进行插值; 采用凸包构建同类船舶的安全航行水深区域图, 将不同吃水类型船舶的安全航行水深区域图合并, 得到船舶安全航行水深合并图; 将不同吃水类型的船舶安全航行水深合并图与航道图叠加, 得到船舶安全航行水深参考图。试验结果表明: 当聚类算法参数设置为4时, 聚类后得到4类船舶, 对应的船舶最大吃水范围分别为0.1~4.8、4.8~6.6、6.6~10.0、10.0~13.0m, 对应的至少可通航船舶吃水分别为1.8、2.4、3.3、5.0m, 说明船舶最大吃水与至少可通航船舶吃水呈正相关关系; 构建的船舶安全航行水深参考图在电子航道图中覆盖了86%的航道, 并与航道图的深水部分重合率为80%, 因此, 构建的船舶安全航行水深参考图能反映航道水深的真实情况, 满足不同类别船舶的导航需求。      

圆形桩板墙在某高陡斜坡路基边坡加固处治设计中的应用

以某高速公路K102+100—K102+128段高陡斜坡路基边坡加固处治为依托,进行了详细的设计方案比选,最终确定采用圆形路肩桩板墙方案,同时对圆形路肩桩板墙开展了深入的设计、计算分析,提出桩板墙设计流程,并对施工后的圆形路肩桩板墙进行检测与监测,核实桩板墙理论计算桩顶水平位移与实际桩顶水平大小关系和原因,验证圆形路肩桩板墙加固处治效果及其使用范围,为类似工程的圆形桩板墙加固处治设计和施工提供一定的借鉴和参考价值。     

河道型水库总磷预测模型的建立及应用

根据河道型水库特有的水文、水力条件，按各水期的不同情况分别将直角坐标系下的二维河流污染物扩散模型和极坐标下的AB卡拉乌舍夫扩散模型结合起来，建立了河道型水库的总磷预测模型，并将其应用于水深不超过5m的狭长型河道水库．以绵阳市三江水库为例，用此模型模拟并预测库区水体中总磷的浓度变化，计算结果与观测值的相对误差小于10％。     

一个基于六角网格的圆形窗口的裁剪算法

首先介绍了六角网格坐标系度圆形窗口与待裁剪线段的关系。由于六角网格坐标系统的特殊性,圆方程比较复杂,路裁剪带来一些困难．这里对圆形窗口和待裁剪线段的六种位置关系给出了判断方法。在求交点时避免了解算二次方程,最后提出了这种高效的、快速的基于六角网格的圆形窗口的裁剪算法。     

澜沧江小白塔滩航道整治

针对澜沧江小白塔滩出现的局部水深不足、航槽岸线不规则、水流流态较差、洪水期流速与比降组合超过消滩水力指标等问题,采用“航道尺度解决、流态改善、急滩缓解”等方案,应用平面二维水流数学模型进行航道整治研究.研究表明:“切嘴”“炸礁”等整治措施具有平顺岸线、改善流态等作用,整治后的滩段航道尺度可满足规划航道等级要求.     

船舶下沉量的实测研究

大型船舶进出港的关键之一是富余水深的控制 ,确定富余水深的最重要的问题是确定船舶航行时的下沉量 ( Squat)。提出了一种测量船舶下沉量的实测方法 ,可以精确测量船舶实际下沉量 ,找出船舶下沉量和船速之间的关系 ,为精确确定大型船舶富余水深的标准 ,最大限度地提高港口水深的利用率提供保证。对测量原理、传感器的选择、系统的集成及数据处理方法作出了详细的阐述。该测试方法已在多次实船测试中应用 ,测量结果表明 ,该方法正确、可靠、精确 ,测量结果对指导港口船舶控制具有实际意义     

澜沧江小白塔滩航道整治

针对澜沧江小白塔滩出现的局部水深不足、航槽岸线不规则、水流流态较差、洪水期流速与比降组合超过消滩水力指标等问题,采用"航道尺度解决、流态改善、急滩缓解"等方案,应用平面二维水流数学模型进行航道整治研究。研究表明:"切嘴""炸礁"等整治措施具有平顺岸线、改善流态等作用,整治后的滩段航道尺度可满足规划航道等级要求。     

交联聚乙烯管路设计及局部水力损失的研究

首先通过对交联聚乙烯管水力损失实验数据的分析，得出了管配件水力损失的等效长度，提出了局部水头损失的计算方法，其次分析了交联聚乙烯管的设计管路图式，归纳出不同建筑物所适用的管路图式，确定了局部水力损失占沿程损失的比例。     

进速比对喷水推进器进水流道性能影响研究

采用RNG k-ε湍流模型封闭RANS方程,运用SIMPLE算法,对某喷水推进器进水流道的内流场进行数值模拟,揭示了该流道特征断面的速压分布规律和水力损失规律,从流道出流均匀性、空化程度、流动分离程度和流动损失四个方面提供定性和定量指标来分析流道在不同进速比(IVR)工况下的水力性能.分析结果表明,该流道应尽量工作于IVR在0.6～0.8之间工况,此时各方面性能都较好.     

缓冲结构减缓高速铁路隧道出口微压波数值比较

研究了高速铁路隧道出口微压波产生机理,结合一维可压缩非定常不等熵空气流动理论和无限大障板圆形活塞辐射理论,应用数值计算方法研究了不同形状缓冲结构条件下高速铁路隧道出口附近微压波规律。通过对缓冲结构形状以及各种参数计算结果进行定性与定量对比,发现对于截面积变化的线型、抛物线型和不连续型缓冲结构,随着长度和端口截面积增加,隧道出口附近微压波强度衰减较大,其中不连续型缓冲结构综合效果最佳;而截面积为常量,具有开孔的缓冲结构,虽然也可较大幅度降低隧道出口附近微压波强度,但是需要综合比较才能选取最佳结构参数。     

浅埋暗挖隧道施工影响下桩基沉降量与承载力损失的关系

基于Bobet等提出的无水地层浅埋圆形隧道施工地层内应力状态解析解,通过非耦合方法建立了浅埋隧道施工影响下桩基沉降量与承载力损失之间的关系．分别以荷载传递法与弹性力学法求出桩体弹性压缩量与桩端土体压缩量,从而得到隧道施工影响下桩基承载力损失与桩基沉降量之间的关系,证明了在实际工程中通过减少桩基沉降来实现桩基承载力损失控制的正确性,为今后类似工程实现风险定量控制提供了理论依据．