渗流切向水流耦合作用下多孔介质水动力试验

研制专门的渗流-切向水流耦合作用实验装置,对均匀球体构成的多孔介质进行了法向渗流作用下表层孔隙水动力试验,探讨了水深和渗流强度对多孔介质孔隙内水动力的影响,试验结果表明,孔隙中动水压力与紊动强度远小于顶层球体以上的主流区;渗流强度与孔隙内水体渗出速率呈正相关关系;孔隙内紊动强度、动水压力随孔隙所在深度的增大而逐渐降低,且降低幅度逐层减小;渗流条件对相同位置孔隙的侧向动水压力的影响不显著.     

河流崩岸防治的模袋排帘法及模型试验

为解决冲刷引起的崩岸问题,结合土力学和水力学原理,提出了崩岸防治新措施——模袋排帘。通过室内水槽模型的含沙水流试验,测量泥沙冲淤地形变化,对所提出的模袋排帘的功效进行了直观的验证。结果表明:模袋排帘结构形式能有效调整近岸坡水流结构;透沙窗的设置,适应河流悬沙分布特征,实现了局部淤积、稳定岸坡地形的目的;大大降低岸坡上的排体覆盖率,经济成本得到削减,且施工方便。     

河流崩岸防治的模袋排帘法及模型试验

为解决冲刷引起的崩岸问题,结合土力学和水力学两方面的原理,提出了崩岸防治新措施——模袋排帘。通过室内水槽模型的含沙水流试验,测量泥沙冲淤地形变化,对所提出的模袋排帘的功效进行了直观的验证。结果表明,模袋排帘结构形式能有效调整近岸坡水流结构;透沙窗的设置,适应河流悬沙分布特征,实现了局部淤积、稳定岸坡地形的目的;大大降低岸坡上的排体覆盖率,经济成本得到削减,且施工方便。     

注气增压作用下的软土排水增效机理试验研究

通过重塑土的一维物理试验研究了软土注气增压排水效果的内在机理。试验系统包括增压装置、软土压密（劈裂）观测装置、排水量测量装置等。随后观测了软土沉降、排水过程及裂隙发育特征。结果表明：压力气体通过孔隙水的驱替与孔隙的弹塑性扩张实现土体排水压密与劈裂,同时结合表层土体的明显薄弱特征（或裂隙）、平整密实程度,可将注气增压作用下的软土排水增效机理分为排水且劈裂、排水并压密与排水且贯通3种排水增效机制。     

渗流作用下的岸坡泥沙起动条件

考虑渗透力作用,分析坡面泥沙受力特点,推导出岸坡均匀沙的起动条件和临界切应力计算公式,并采用不同渗流比降和不同水流方向的算例,以及长江中下游典型岸坡的实例,对渗流作用作出了定量分析。结果表明,泥沙起动流速曲线存在明显的转折点,可以解释崩岸的突发性;向坡外的渗流将大幅降低岸坡泥沙起动条件;冲刷水流方向也影响泥沙起动流速,在接近零流速破坏坡角时影响显著。     

循环荷载下粉土中吸力基础承载特性试验研究

针对我国东海海域的粉土海床工况,基于模型试验,研究了循环荷载下吸力基础的荷载-水平转角响应规律,分析了吸力基础水平刚度与水平转角的相关特性,并建立了海上风力发电机使用寿命中吸力基础累积转角与循环次数的关系式。结果表明：循环荷载下吸力基础周围粉土的变形呈增加趋势,刚度随循环次数的增加而减小;加载或卸载过程中,吸力基础转动中心均呈明显的上移趋势,这将加速吸力基础的倾覆;卸载刚度与循环次数遵循对数增加关系。     

双排板桩堤施工过程的数值模拟与设计优化

为研究施工过程中双排板桩堤在结构-土-水相互作用下的动态安全问题,采用ABAQUS软件,开展了桩间土分层填筑过程的有限元数值模拟,研究了板桩堤结构的内力发展过程,重点分析了桩间联系梁刚度对板桩堤结构应力变形的影响。计算结果表明:当桩顶变位相对自由时,板桩堤结构的弯矩发展规律是在桩间填土过程中逐渐向桩顶发展,最终形成填土侧主要受拉的弯矩分布特征;随着桩顶联系梁刚度增加,桩顶变位减小,板桩所承受的弯矩受拉侧从填土侧逐渐转变到外侧受拉,最大剪力位于填土前的泥面附近,且板桩最小变形工况对应的板桩内力最小。该成果对双排板桩堤的优化设计具有一定的指导意义。     

水土界面内外流体运动特征分析

基于FLUENT软件,模拟了多孔介质底床内部孔隙流和表面自由流共同作用下的流场结构。结果显示,主流区水流通过圆柱体顶部时会发生脱溜-靠溜过程;且该过程中水流的流态不对称;孔隙水流的流速与紊动强度远小于切向主流区;孔隙内紊动强度随孔隙所在深度的增大而逐渐降低,且降低幅度逐层减小。     

土体渗流-切向水流相互作用机理分析

在切向水流-土体渗流相互作用试验基础上,结合Fluent软件数值模拟,对比验证和分析了切向水流-土体渗流相互作用规律和内在机理.结果表明,数值模拟与试验结果吻合良好,切向水流对土体渗流的影响明显;切向水流条件不变时,渗流通道出口的压力场与流态随着渗流速度的变化而改变,且渗流速度越大,土体透水系数越大.