建筑材料吸水过程中毛细管系数与吸水率关系的理论分析

非饱和建筑材料的毛细吸水过程是造成建筑材料性能劣化的重要因素,它还将引起钢筋锈蚀。本文基于Darcy非饱和流体理论建立了建筑材料的吸水扩散模型,并推导出了非线性扩散方程的近似解析解。根据水分扩散系数与含水量的关系,建立了毛细管系数与吸水率之间的理论关系表达式,据此可通过累计吸水量试验预测水分渗透深度。与文献中试验结果的比较说明,本文提出的理论方法是可行的。     

建筑材料吸水过程中毛细管系数与吸水率关系的理论分析

非饱和建筑材料的毛细吸水过程既是造成材料性能劣化的重要因素，又是有害物质（如氯离子和硫酸根离子）进入材料内部、引起钢筋锈蚀的主要载体。毛细管系数和吸水率是描述建筑材料吸水性能的两个重要参数，前者用于描述给定时间后水分的渗透深度，需要采用较为复杂和先进的试验设备才能测量得到，而后者用来描述累计吸水量随时间的变化规律，在普通实验室就能够较容易地测得。本文采用解析的方法建立了二者之间的关系，实现了通过操作简单的累计吸水量试验预测水分渗透深度的目标。最后，与试验结果的比较说明，本文提出的解析方法是可靠的。     

岩石冻胀力研究综述

岩石冻胀过程中的水分迁移研究是冻岩力学研究的核心。首先阐释了薄膜水迁移理论、毛细理论、分凝冰理论3种主流的水分迁移理论，对3种理论的应用情况进行了介绍。从原位冻结、水分迁移冻结产生冻胀力的角度入手，对冻胀力解析模型研究、试验研究、数值模拟研究3个方面的研究进展进行概述。分别就解析模型中单一椭圆形裂隙冻胀力及寒区隧道3类典型冻胀力的计算、试验研究中冻胀力量值的影响因素及冻融循环中冻胀力的演化特征、数值模拟中单裂隙冻胀力及寒区隧道冻胀力模拟问题，展开了分析并指出了存在的不足之处。提出在冻胀力的解析模型研究和数值模拟研究中应充分考虑多种情况的耦合作用和水分迁移过程，以及在试验研究中开展测量方法的改进等研究建议。     

岩石毛细吸水试验新方法

毛细作用下岩石吸水作为一种水分传输现象在诸多领域有极其重要的影响。推导了岩石毛细直管吸水模型,在详细讨论已有吸水试验方法的基础上提出了一种吸水量量测新方法。结论如下:①　新试验方法以称量剩余水量为基础,可以实现岩石吸水过程中吸水量连续、精确的量测,且可以满足一维或三维2种边界条件;②　采用试验新方法,在石膏质岩初始吸水阶段,其吸水量与时间的关系基本上满足毛管理论模型,新方法能较好地适用于岩石毛细吸水试验;③　分析了吸水试验数据拟合时相关系数-频次的关系,证明了试验新方法具有较小的系统误差,试验数据更加稳定与可靠。     

非线性扩散方程的近似解

一、前言 在地下水文学中,常用Boussinesq微分方程来研究有自由面的潜水不稳定运动;近年来由于对水质评价的重视,日益增加研究这类方程的兴趣.不仅如此,广义的Boussi-nesq方程还能描述非饱水土中水分吸收以及非线性介质中热传导等问题.虽然文献[1]用奇异摄动法求得了广义的非线性扩散方程的近似解,但求解过程复杂、计算量大.因此寻找求解过程简单、物理意义清楚的近似解,仍然是有意义的.     

野外条件下作物根系吸水模型的建立

根据带有作物根系吸水项的垂向一维土壤水分运动方程，通过有限差分方法，用野外实测资料计算了作物根系吸水率．根据计算结果，用多元非线性回归的方法，得出了作物根系吸水的数学模型     

荷载随时间变化情况下非线性固结问题的求解方法

饱和土体非线性一维固结问题的求解方法较多,为了评价诸多方法的适用条件,对几种常用的非线性一维固结问题的求解方法进行了分析研究。基于Davis等提出的非线性固结方程,利用Laplace变换、矩阵传递法以及Laplace逆变换进行了处理;得到成层饱和地基在荷载随时间变化情况下的一维非线性解析解的求解方法,并给出快速求解初值问题(或边值问题)的数值方法(DQM法)以及Kirchhoff变换法和摄动法的求解思路。分析结果表明,这些方法各有自己的特点,可以满足不同的求解条件,是求解非线性问题的有效工具。     

梯形断面消力池扩散型消能计算

针对目前NB/T 35023—2014《水闸设计规范》只涉及矩形断面消力池,未涉及梯形断面消力池消能计算的问题,基于水力学基本理论和数值分析理论对梯形断面消力池消能计算进行研究,推导了梯形断面收缩水深的解析计算式以及梯形断面消力池扩散型消能跃后共轭水深基本方程,并利用高次方程求解理论分别给出棱柱体梯形断面跃后共轭水深的解析计算式和扩散型消能跃后共轭水深的简易迭代求解公式,并根据消能计算方程,给出梯形断面消力池扩散型消力池池深、池长的计算式。工程实例计算结果表明,所提出计算式精度可靠。     

滑动轴承非线性油膜力的几个理论问题及应用

本文把流体润滑Reynolds方程在Reynolds边界条件下的解转化为自由边值问题，并进而对此自由边值问题等价变分原理进行了系统的归类和证明，为滑动轴承非稳态非线性油膜力的理论研究和寻求其解析或半解析解的方法提供了多渠道的理论依据和应用途径，对于旋转机械的非线性动力分析有重要意义。作为应用提出了一个求解椭圆轴承非稳态非线性油膜力的高精度半解析公式。     

旱涝胁迫对作物根系吸水影响研究进展

为了量化各种潜在水源对作物的贡献比例、定量研究农田水分利用特征和水分转换规律，分析与总结了国内外作物水分来源解析、旱涝胁迫条件下作物根系吸水等方面研究现状及发展动态，提出下一步可开展旱涝胁迫条件下作物根系对不同水源利用量研究。从理论层面剖析了旱涝胁迫环境下作物根系吸水机理，对于理解不同水源对植物根系吸水量的贡献，以及农业节水灌溉和生态系统水文过程具有重要意义和实用价值。     

养护条件对混凝土毛细吸水性能的影响

养护条件对混凝土的硬化过程和微观孔隙结构的形成具有重要影响,而混凝土的毛细吸水性能与材料自身的孔隙结构及分布密切相关。开展了养护条件（标准、自然、浸水和密封养护）对混凝土毛细吸水性能影响的试验研究。对从混凝土方形板试件取出的圆柱体进行了抗压强度试验,并对沿圆柱体高度方向上等厚度切割成的3个“圆饼”试件,分别进行了超声波速和孔隙率两种指标的测试。为了实现吸水观测的连续性,利用改进的混凝土吸水测重法试验装置,开展了不同养护条件下“圆饼”试件的毛细吸水试验。试验结果发现,养护条件对混凝土的抗压强度、超声波速和孔隙率具有较大影响,是决定养护过程中强度发展和内部孔隙结构及密实性的关键因素。标准养护下强度和超声波速最大,孔隙率最小;密封养护下强度和超声波速最小,孔隙率最大;自然和浸水养护试验结果接近,介于标准和密封养护两者之间。相同养护条件下,混凝土由上到下不同位置的累积吸水量、初始吸水率和孔隙率逐渐降低,超声波速则逐渐增大,说明混凝土由上到下不同位置的密实度逐渐增大。     

石膏质岩毛细吸水特性与孔隙特征研究

以巴东十字垭隧道石膏质岩作为研究对象,采用一维吸水方法得到石膏质岩累计吸水量随时间的变化曲线。岩石吸水曲线可分为快速吸水段和恒速吸水段,吸水量主要集中在快速吸水段,不同试件的快速吸水时间不同。随着时间增加,各试件吸水速率逐渐减小,减小速度变慢。吸水0.4h、吸水4h和快速吸水段均可以采用二次函数进行曲线拟合。干湿循环后,岩石累计吸水量增加,平均吸水速率提高,前期吸水比例增大,快速吸水时间变短。利用压汞实验,根据数据分析表明石膏质岩孔隙率较低,平均最大连通孔径2.85μm,平均孔隙直径0.88μm,孔隙分选性较差。干湿循环之后孔隙最大连通孔径及平均孔径增大,分选性提高。最后根据岩石毛细吸水量和饱和吸水量,结合压汞数据提出求取毛细吸水孔径范围的一种简单方法。     

RELATIONSHIP AMONG EVAPORATION FLUX OF GROUNDWATER, DEPTH OF WATER TABLE AND NEGATIVE PRESSURE HEAD IN BARE SOIL

1.　 INTRODUCTIONThe crisis of water resources is a global problem.Compared with other countries,Chi-na relatively falls shortof water resources.The amount of water resources per capita is justone fourth as the world average value. The distribution of water resources is outof balance.81 % ofthe water resources is concentrated in the reach of the Yangtse River and the south-ern areas of China,while only1 9% is in the areas of the north to the Yangtse River,inwhich the population is4 5.3%…     

微生物矿化修复混凝土表面缺陷的现场试验

利用混凝土表面对微生物菌体的吸附特性富集菌体,最终在混凝土表面沉积得到致密碳酸钙覆膜层,达到对混凝土表面的修复防护。通过毛细吸水系数测试、修复层界面黏结强度测试、取芯观察、微观检测等方法对微生物水泥修复防护效果进行了综合评价,并给出了修复效果的表征方法及指标。试验研究表明,采用高倍浓缩菌液多次涂覆后,混凝土表面及裂缝均已被沉积的碳酸钙全部覆盖,覆膜层较厚,坚硬、密实。修复后混凝土表面毛细吸水系数明显降低,降低率可达90%以上,修复防护效果显著。经测试,修复层厚度在0.3 mm以上,修复层界面黏结强度最高达2.19 MPa。可见,微生物水泥适用于混凝土表面及微裂缝(缝宽小于0.2 mm)的修复防护,修复效果可采用毛细吸水系数和修复层界面黏结强度表征。     

散粒料水下抛填堰体密度的离心模型试验研究

水利大坝施工围堰建设中,常采用水下抛填。砂、砂砾石及石碴等散粒料常被用作抛填材料,其水下抛填密度是围堰设计中的关键指标。由于散粒料水下抛填后很难直接取样测定其密度,目前也没有成熟的理论计算方法,抛填后堰体密度的确定成为困扰围堰设计和施工的难题。在分析抛填堰体密度影响因素的基础上,针对工程中应用的砂、砂砾石及石碴3种典型散粒料,设计进行了多组离心模型试验,测得了散粒料水下抛填密度,研究了颗粒形状、大小和级配等因素对水下抛填密度的影响。基于离心模型试验成果,提出了散粒体水下抛填堰体密度的估算公式,可供水下抛填围堰设计和施工参考。     

岩石节理非饱和渗流特性研究

根据岩石节理非饱和渗流试验所测定的节理排泄和吸湿过程，探讨了节理非饱和渗流机理，提出了基于节理概率分布的毛细压力与饱和度的解析模型以及节理非饱和水力传导度的理论表达式. 研究表明，单节理非饱和渗流特性与二维非均质多孔介质具有一定的相似性，本文提出的有关模型可作为确定岩石节理非饱和渗流参数的基本方法。     

Flow distribution and mass removal in floating treatment wetlands arranged in series and spanning the channel width

Floating treatment wetlands (FTWs) use plants’ roots for water quality improvement. The plants are supported by a buoyant structure deployed at the water surface. The roots form a porous zone beneath the structure and remove pollutants carried in suspension through filtering, absorption and uptake. This paper used CFD simulation to model FTWs arranged in series and spanning the channel width and to study the effects of root length and spacing between FTWs on flow distribution and mass removal. The root zone was modelled as a porous media, and removal was computed using first-order decay, for which a range of removal constants was tested. Longer roots increased the reactive volume of the root zone, which increased the fraction of pollutant inflow entering the FTWs. Increasing the distance between FTWs allowed greater mixing between water that went through and beneath the upstream FTW. This increased the concentration entering each FTW, which enhanced mass removal per FTW. However, a larger distance between FTWs reduced the number of FTWs in the channel, reducing the reactive volume. In the tradeoff between mixing and reactive volume, the reactive volume was more important, such that total removal in the channel increased with longer roots and more units of FTW (shorter gap distance). However, removing the gap entirely was detrimental, as FTWs in series removed more mass than a continuous FTW of same volume. This study points to two design recommendations for FTWs in series. First, if resources for building FTWs are not limiting, but the channel length is, it is preferable to prioritize higher reactive volume (shorter gap distance) to achieve maximum removal per channel length. Second, if resources for FTWs are limiting, but channel length is not, it is better to place the FTWs with a longer gap distance, preferably along enough to allow mixing over the full depth between FTWs, as this will achieve maximum removal per FTW.