船闸闸室灌泄水过程非稳定渗流特性

为了研究船闸闸室在非均质成层地基、灌泄水条件下的非稳定渗流特性,根据渗流基本理论,将渗流分为固结渗流与瞬时稳定渗流。以工程实例为依托,利用有限元软件ABAQUS建立二维渗流模型,模拟船闸灌泄水过程,考虑流固耦合,分析非稳定渗流特性及影响。结果表明,随着灌泄水的周期性变化,测压管水位存在周期性、衰减性与滞后性;在灌泄水过程中,存在泄水、灌水速度零点;泄水末期,非稳定渗流计算的渗透应力沿高程均大于低水稳定渗流计算值,渗透稳定系数降低,发生渗透破坏的可能性加大。因此,在船闸防渗设计中应充分考虑非稳定渗流场的影响。     

船闸闸室-地基相互作用体系地震动力特性三维数值分析

目的研究船闸闸室体系动力受力变形特性,分析其地震作用下船闸闸室结构-地基相互作用体系的动力响应特性,评价其抗震性能.方法采用子空间迭代法提取船闸闸室体系自然频率与振型,采用考虑几何非线性的Newmark隐式积分法求解船闸闸室动力体系方程,针对横向和竖向地震力作用下船闸闸室相互作用体系分别进行振型分解反应谱和动力时程分析.结果 3组水平地震波作用下,船闸闸室体系闸墙横向水平位移最大幅值为42.5 mm,最大拉应力为1.39 MPa.结论船闸闸室体系弹性动力时程分析与地震反应谱计算结果幅值水平相近,地震反应谱分析结果及进一步动力时程分析,船闸结构满足抗震规范要求.     

土石围堰渗流场分析及稳定性评价

为了分析上游土石围堰防渗设施的布置方案及其阻渗效果,对设有防渗墙的土石围堰进行渗流计算,确定设计洪水期的堰体渗流场,并对防渗墙入岩深度、基岩、防渗墙渗透系数等进行敏感性分析:材料渗透系数的变化对渗透坡降的影响较大,其中防渗墙渗透系数改变后的影响最为显著。同时,运用瑞典法、Bishop、Janbu法计算各工况的围堰堰坡安全系数,其计算成果显示:各工况的堰坡稳定性符合一般规律;设计洪水期以及同时考虑与地震组合作用时,堰坡的稳定系数降低明显;如不考虑防渗措施,其围堰的稳定性系数还将降低更多,说明该工程的防渗设施是有效的。防渗墙的质量优劣对堰体渗流控制和安全稳定性起着重要的作用,在施工阶段一定要严格施工质量,保证工程的安全运行。     

船闸引航道最不利流态水力参数的确定方法

结合盐邵船闸采用规范中的公式计算、模型试验、原型现场实测3种方式,分别得到引航道最不利流态时的泄流量及对应的闸室水位和输水廊道闸门开启时间等参数,对比分析了各方法所得参数的差异及成因.结果发现:数学模型常用规范中公式计算得出的引航道最不利流态出现时的闸室泄流量偏小,闸室水位偏低,输水廊道闸门开启时间偏长.在此基础上提出了改进公式的计算方法.     

基于车轮的整车气动减阻的研究

针对国内某运动型多用途汽车(SUV),采用均匀设计方法,应用计算流体力学(CFD)技术,进行了车轮气动减阻研究.研究发现:使用均匀设计方法基于车轮的气动减阻能够有效地降低整车气动阻力系数,降幅可达15.9%,;前轮阻流板宽度对于针对车轮气动减阻的气动阻力系数的影响最大,前轮、后轮阻流板高度、宽度,轮辋面积对气动阻力系数存在不同的影响趋势.     

船闸扩容中非矩形闸室的船舶编排方法设计

为解决通航能力不足带来的问题,老龄船闸需要进行扩容,而一些船闸扩容后闸室形状变为不规则形状.为提高闸室面积利用效率,设计不同的船舶编排方法并进行优化.构建船舶交通流、船舶调度和闸室排挡等仿真模型,并设计一种船闸仿真原型系统进行验证.以洪江船闸扩容工程为实例,利用开发的仿真系统对非矩形闸室的船舶编排优化方法进行测试和评价.本文研究对于非矩形闸室编排调度有较强的理论和实用价值.     

混凝土重力坝坝基防渗帷幕作用的单因素分析

为找出混凝土重力坝坝基防渗帷幕深度、厚度、位置因素对防渗效果的影响规律,在渗流理论基础上借助Fluent软件用数值模拟法分析坝基渗流场.计算收敛后得出坝基稳定渗流场的等压线图、速度矢量图、压力及流速散点图,分析指出坝基帷幕防渗作用与其自身渗透性有关,帷幕深度对坝基扬压力影响较大,帷幕厚度主要影响坝基渗流量,帷幕位置只影...     

,基于修正Lade-Duncan破坏准则的隧洞围岩抗力系数

基于修正的Lade-Duncan准则和非关联线性流动法则,将隧洞围岩划分为裂缝区、塑性区和弹性区4层有限环,推导出了考虑地下水渗流作用影响下的隧洞围岩抗力系数计算的通用公式。通过改变公式中的一些参数,可以得出其他围岩条件下的抗力系数计算式。由于修正的Lade-Duncan准则更适合于岩土类材料,因此根据该公式计算出的考虑了中间主应力和渗流作用影响的隧洞围岩抗力系数具有较高的实际应用价值。研究结果表明,中间主应力和渗流作用对隧洞围岩抗力系数均具有一定的影响,因而推出的通用公式在计算隧洞围岩抗力系数时具有较高的理论应用价值。     

基坑开挖前预降水条件下地基土水平反力系数沿深度的变化

采用ABAQUS建立考虑降水井瞬态降水的二维流固耦合有限元模型,分析了基坑宽度和预降水深度对地基土水平反力系数随深度的影响。结果表明:预降水引发的地基土水平反力系数沿深度变化范围随着基坑宽度、降水深度的增加而减少;并且存在临界基坑宽度,使得在临界范围内,地基土水平反力系数会随着深度的增加而平稳增加,但超过临界的宽度后,地基土水平反力系数会随着深度的增加而迅速增加;同时存在临界降水深度,使得在临界范围内,地基土水平反力系数随深度的增加而缓慢增加,超过临界降水深度后,降水深度的增大将引起地基土水平反力系数发生较大幅度的增长。     

行人对人行桥三分力系数的影响

以风洞试验方法为主、计算流体力学(CFD)方法为辅,研究不同角度风嘴入流、行人密度和行人横向排列位置条件下的人行桥主梁断面三分力系数的变化规律.结果表明:桥上行人的存在会改变截面周围气流的流态,从而对桥梁断面的静力三分力系数产生显著影响;风攻角在-12°~12°范围内,阻力系数均呈现先增加后减小趋势,负风攻角范围内行人密度是阻力系数变化的主导因素,而正风攻角范围内阻力系数变化受风攻角主导;当风攻角由-12°变化到12°时,小风嘴入流状态下的升力系数和扭矩系数整体逐渐减小,而大风嘴入流状态下的升力系数和扭矩系数整体呈现先增大后减小的趋势,随着行人由迎风侧移动到背风侧,阻力系数略微增大,升力系数显著减小,扭矩系数几乎不变.     

基于渗流分析的湿陷性黄土地区城际轨道地基处理范围

通过一维渗流土柱试验和数值模拟分析,开展了压实黄土渗流特性及湿陷性黄土地区城际轨道地基处理范围研究。试验结果表明:压实系数对非饱和黄土的渗流影响显著。湿润峰随着时间的变化有两个阶段,快速入渗和缓慢入渗。对压实系数较大的黄土,当湿润峰推进到50 cm后,水分入渗速率进入缓慢阶段。当入渗边界水头较小时,不同的边界水头对压实的黄土渗流规律影响不大。综合分析试验结果及数值分析得到:城际轨道地基采用挤密桩处理时,外放尺寸可按规范取最小值2 m,不必按处理深度的一半取值。对于乙、丙类建筑物或非高等级的线性工程,在满足承载力要求下可采用减小地基处理深度、增大地基处理宽度的处理方式。研究成果可为优化深厚湿陷性黄土地区城际轨道工程地基处理范围提供参考。     

防渗帷幕对坝基渗流量的敏感性分析--以新安江3号坝段为实际模型

在内外因素的共同作用下 ,帷幕体在不同程度上存在一定的老化问题 ,其防渗性能也在逐渐减弱 ,即帷幕的渗透系数K是一个变量 .随着K值的变化 ,幕后渗流量Q会产生什么样的变化是一个值得探讨的问题 .以新安江 3号坝段为例 ,采用三维渗流有限元的数值试验方法 ,通过改变帷幕渗透系数 ,分析帷幕渗透系数K对灌浆廊道渗流量Q的影响 ,建立了相关关系式Q～K ;研究了帷幕工作形态变化对坝基渗流场变化的敏感性 .     

降雨入渗对裂隙性粘土边坡稳定性作用机理的分析

为进一步认识降雨入渗对裂隙性粘土边坡稳定性的作用机理,基于饱和-非饱和渗流理论,研究了降雨条件下不同裂隙深度、裂隙开口宽度、裂隙分布位置、降雨强度和降雨持时等对裂隙性粘土边坡渗流场的影响,并进行了相应的稳定性评价.研究结果表明:裂隙的存在改变坡体的入渗能力和入渗路径;裂隙开裂越深,饱和区域越大,边坡稳定性越低;裂隙开口宽度的大小对稳定性的影响不大;裂隙分布在坡顶时易发生浅层破坏,稳定性较低,降雨容易导致浅层破坏,且对裂隙分布坡底边坡稳定性影响大;降雨强度主要影响裂隙层达到饱和的快慢,对于边坡的长期稳定性的影响则可以忽略;裂隙粘土边坡稳定性随降雨持续时间的增加而减小,当裂隙层达到饱和后,其安全系数基本不变.     

泥水盾构泥浆在砂土地层中的渗透特性及对地层强度的影响

对于泥水盾构隧道施工,在有压泥浆渗透到地层的情况下,开挖面表面会形成渗透系数极小的泥膜.通过作用在不透水的泥膜上的泥浆压力来平衡掌子面前方的土水压力,以保证开挖面的稳定.以南京纬三路过江通道工程为背景,选择粒径及级配不同的3种地层,进行室内有压泥浆渗透地层模型试验,探讨有压泥浆在不同地层中的渗透特性及泥浆渗透对地层强度的影响规律.研究发现,对于砂土地层,其渗透系数是影响泥浆渗透深度及泥膜质量的重要因素,渗透系数分别与泥浆渗透深度及滤水量呈线性相关关系,而渗透到地层中的泥浆也会随着地层粒径的变化对砂土地层的剪切强度产生不同且有规律的影响.本文的研究成果可以为泥水盾构合理的泥浆支护压力提供相关参考.     

基于埋深效应与宽度效应的高填方涵洞地基承载力计算

为探明上埋式涵洞侧填土荷载对地基承载力的影响,基于普朗特尔-赖斯纳与太沙基极限承载力理论,研究了涵洞基础深度效应与宽度效应下涵洞基底粉质黏土、黏性土与砂土地基承载力变化规律与曲线特征。此外,基于涵洞地基的实际受力情况与涵洞地基承载力计算图示,修正了太沙基地基承载力计算方法,并将用修正方法计算得到的涵底地基承载力结果与数值模拟计算结果、太沙基方法计算结果进行了对比分析。结果表明:(1)涵洞基础深度效应与宽度效应对高填方涵洞地基承载力的提高作用明显,随着基础埋深系数的增加,粉质黏土、黏性土与砂土的地基承载力值随之增加,粉质黏土与黏性土地基增加的幅度较小,砂土地基增加的幅度较为显著;(2)当基础宽度系数k≥5时,黏土与砂土地基承载力增长幅度减小,而粉质黏土地基承载力增长幅度较大;(3)填土高度为6 m时,改进方法计算得到的地基承载力值比有限元法大8.78%,比太沙基计算公式法大18.72%,改进方法比太沙基方法更接近涵洞地基极限承载力值。     

土石坝透水地基的渗流控制方法

阐述了土石坝透水地基的渗流控制方法，具体措施有：设置截水槽；浇筑混凝土防渗墙或设灌浆帷幕；铺筑上游水平防渗铺盖。实践证明效果显著。     

空间正交防渗效果及可行性分析

由心墙和防渗墙组成的土石坝垂直单向防渗体系,因其防渗墙随着覆盖层的加深而加深的设计理念,使得在深厚覆盖层上建坝时,防渗墙施工工期较长且难以保证施工质量。因此,本文提出一种新型的适用于深厚覆盖层上心墙堆石坝的空间正交防渗体系,并以某工程为例,用SEEP/W模块进行了一系列的探索计算。分析认为,在能保证水平防渗层施工质量的条件下,空间正交防渗体系可以满足总渗流量和渗透比降的要求,甚至可以达到比传统防渗体系更好的效果,这使得主防渗墙的厚度或者深度可以适当减小,从而降低工程量,缩短工期。     

泡沫流体对堤基土体渗流特性影响分析

针对泡沫流体对土体渗流的影响机制仍不清晰的问题，开展了室内无泡沫流体渗透破坏试验与泡沫流体抑制渗透破坏试验，对土体渗流特征及泡沫流体对土体渗流的影响进行了研究。试验结果表明：泡沫流体对堤基土体渗流具有显著调控作用，可通过滞留在孔隙中的气泡增大渗流阻力，将局部土体转变为非饱和状态，增强土体抗渗性能；泡沫流体可延长渗流路径，降低水力梯度，抑制土体渗透破坏的发展。