床面起伏影响下截流抛石稳定研究

本文从截流抛石在河床面上接触边界分析出发，引入相对暴露度△和倾斜度θ两个指标来描述抛投块石在床面的物理特征；其次，依据抛石稳定机理，建立稳定率模型，并采用随机模拟方法对某工程截流设计进行稳定性分析计算，从数据结果中概化出抛石稳定率与流速和粒径之间的关系。     

非黏性岸坡崩塌与河床冲淤的交互影响初步试验研究

本文在弯道水槽中展开系列试验,研究非黏性泥沙颗粒组成的岸坡坍塌模式及其与河床冲淤的交互影响过程.试验结果表明,水流冲刷过程中河岸破坏是水流淘刷河岸坡脚、岸坡崩塌及崩塌体淤积坡脚并在河床上输移的交互作用反复循环过程.河岸崩退模式、速度以及稳定后的形态与近岸流速分布及河床边界条件等关系密切.近岸流速越大,稳定后的岸坡越趋平缓,崩塌体在河床上的淤积率越小;河床的可动性加剧了岸坡的崩退速度以及崩塌体在河床上的淤积率.     

地表糙率对坡面流流速影响的试验研究

地表糙率是影响坡面流流速特征及变化过程的重要因素。本研究采用变坡试验水槽在粗糙粒径(d≤10mm)、单宽流量(0.04~0.24 L·s-1·m-1)和坡度(2°~12°)范围内,利用定床阻力冲刷试验系统研究坡面流平均流速与粗糙粒径、流量和坡度之间的关系。结果表明:随着地表糙率的增加,水流克服阻力做功增加,能量降低,流速呈指数函数减小。地表糙率不同会导致坡面流速的主要控制因素不同,当粗糙粒径较小(0≤d≤2.5mm)时,糙率、流量和坡度对流速均有显著影响,解释方差分别为19.8%、44.8%和27.8%;当粗糙粒径较大(2.5d≤10mm)时,糙率和坡度对流速的影响很小(影响程度分别占8.8%和1.5%),流量为主要影响因素(占84.1%)。经多元回归分析发现,糙率对流速的影响最大(54.6%),流量次之(30.8%),坡度最小(6.6%),三者可以较好模拟定床条件下的水流流速(R2=0.919),且流速与糙率负相关,与流量和坡度正相关。该研究结果有助于深入了解不同糙率的定床阻力下坡面流流速的时空分布特征,为坡面土壤侵蚀过程物理模型的建立提供科学依据。     

上荆江河段河岸土体组成分析及岸坡稳定性计算

崩岸是上荆江河段河床演变的一个重要方面。崩岸过程不仅与近岸水流动力作用有关,而且还与河岸土体组成及力学特性密切相关。本文对上荆江4个典型断面的崩岸土体进行了现场取样与室内土工试验,较全面地分析了崩岸土体组成及力学特性。试验结果表明:上荆江河岸为上部黏性土和下部非黏性土组成的二元结构,且在大部分河岸上部黏性土层厚度超过其下部非黏性土层厚度;黏性土层的抗剪强度随含水率变化明显,随含水率增加,黏聚力先增大后减小最后趋于稳定,而内摩擦角呈减小趋势。根据上荆江崩岸发生形式及过程,结合崩岸土体的土工试验结果,综合考虑水流冲刷作用和水位变化等因素,计算了两个典型河岸在枯水期、高水期和退水期的岸坡稳定性,得到了不同水位及不同坡脚横向冲刷距离下河岸稳定的安全系数。计算结果表明:当河岸坡脚冲刷达到一定距离时,高水期安全系数将明显低于枯水期,说明崩岸在汛期比在枯水期更容易发生;退水期安全系数明显低于相同条件下枯水期和高水期;涨水期河岸安全系数随水位升高呈先减小后增大趋势,说明水位变化对河岸稳定性有重要影响。     

竖轴旋涡对丁坝坝头块石颗粒起动的影响

研究丁坝坝头块石的走失原因对河道整治工程、路基桥梁等的经济和安全都有很重要的意义。通过采用静止流场中圆柱旋涡产生的流场与明槽均匀流动的叠加对流场进行了简化,分析了竖轴旋涡对块石颗粒的作用,并求解了在旋涡吸力及绕流升力作用下颗粒的瞬时起动流速;计算表明瞬时起动流速比时均情况下起动流速要小的多,解释了时均情况下难以起动的块体在旋涡瞬时吸力下能被卷走的原因;分析了坝长和束窄率对瞬时起动流速的影响,为进一步分析竖轴旋涡对坝前颗粒运动及局部冲刷的作用建立了基础。     

不同桩基冲刷计算方法的比较分析

以福建省某海上风电场环境条件为基准,选取国内常用的冲刷计算方法,并对环境和桩基参数进行规律性变化,研究不同方法的计算结果并做比较分析。结果显示,(65-1)修正式对流速和水深非常敏感,(65-2)式对底质粒径较小的环境非常敏感,两者在某些情况下稳定性欠佳。除底质粒径过小的情况外,(65-2)式与韩海骞公式、CSU方程、Sumer方法均保持了很好的一致性。一般情况下,所列方法均可以预报桩基冲刷深度,但需要根据实际情况选择合适的方法,保证计算的准确。     

基于正态动床模型的黄河大跨越群桩基础冲刷分析研究

目前国内外关于单桩基础局部冲刷深度计算经验较为成熟,但对于群桩基础冲刷研究却较少。本文采用较大比尺的正态动床模型对黄河大跨越群桩基础冲刷进行模拟研究,提出黄河下游段的群桩局部冲刷模型,研究了不同桩间距下群桩冲刷的影响系数,以期为黄河大跨越工程塔基冲刷计算提供参考。     

凸底明渠流速分布试验研究

通过对三角形和梯形凸底存在下明渠中垂线处流速分布的试验研究和理论分析,建立了流速抛物线型垂向分布公式,发现抛物线待定系数和凸底迎水坡度存在线性关系;随着凸底迎水坡度的增加,无量纲最大流速的位置逐渐下降,最低甚至达到0.41,偏离水面较远;最大流速随流量增加而增大,而最大流速与断面平均流速之比接近为常数。本文公式计算的流速分布与水槽试验资料颇为一致,表明公式能较好地反映凸底明渠中垂线处的流速分布特点,且流速越小,公式精度越高。     

邓塘洲高压输电线路河中立塔基础的冲刷问题研究

珠江干流北江的河床为砂质,较易被洪水冲刷,要在河中立塔,必须进行充分的论证和计算来选定合适的位置,并由冲刷深度确定塔型结构等。为解决上述问题本研究做了以下尝试:①在河中立塔专题分析中应用Gao-Collins模型模拟表层沉积物运移趋势,推断立塔位置岸滩稳定性状况;②在计算塔基局部冲刷深度时,采用钻孔不同深度沉积物平均粒径进行分层计算,得到了更为精确的结果。     

旋液分离器对煤气化细灰的分离特性研究

以煤气化细灰为固相颗粒物料,研究了旋液分离器对含一定细灰黑水的液固分离特性,考察了不同操作参数对不同粒径细灰颗粒分离效率的影响规律。研究结果表明,对10μm以下的细灰颗粒,入口流速、分流比和入口颗粒浓度对不同粒径细灰颗粒的分离效率均有较大影响。对5.012μm以下颗粒,随入口流速的增加,分离效率先减小后略有增大,粒径越小、分流比越大,该趋势越显著;当粒径介于5.012~10μm之间,分离效率随入口流速逐渐增大。10μm以下的细灰颗粒,随分流比的增加,分离效率近乎呈线性增加趋势,并无最佳分流比出现;随入口颗粒浓度的增加,分离效率略有增加。对10μm以上的细灰颗粒,随颗粒粒径的增加受入口流速、分流比和入口颗粒浓度影响逐渐显著。在旋液分离器内,存在明显的小颗粒团聚现象,表现为当颗粒粒径30.2μm时,分离效率已出现超过100%的情况。利用实验结果拟合出旋液分离器对煤气化细灰分离粒度的预测公式,该公式预测值与实验值吻合良好。     

喜河水电站右岸边坡稳定分析

喜河水电站坝址区右岸地形较缓,风化程度较大,风化裂隙对边坡稳定以及坝肩断层对坝基都有影响。文中介绍了喜河水电站基本地质条件、右岸开挖边坡稳定分析和右岸开挖边坡设计和支护设计。     

黄河源泥炭型弯道悬臂式崩岸模型研究

悬臂式崩岸是黄河源泥炭型弯曲河流崩岸的主要形式，其崩岸过程与临界条件决定弯道横向迁移速率。采用野外测量、理论建模和数值模拟相结合的方法，研究若尔盖盆地黑河支流麦曲上游一个“Ω”型弯道的5个实测断面的崩岸过程与临界条件。根据泥炭型弯曲河流的二元结构河岸特点，建立其河岸稳定性模型，推导上、下层土体发生悬臂式张拉破坏及剪切破坏的静力平衡方程。基于实测岸坡形态、河岸土体组成和水流条件，运用BSTEM模型模拟5个实测断面粉沙层的崩岸过程，得到洪水期河岸整体处于临界崩塌状态下的稳定性系数，预测了5个实测断面发生3次连续崩岸后的岸坡形态，与野外观测结果较吻合。     

落水条件下河道水库岸坡稳定性的分析研究

针对汛后落水期河道水库边坡失稳的问题,综合考虑地下水渗透作用、静水压力、孔隙水压力等因素共同作用,采用极限平衡的方法,分析了临河水位和地下水水位差、水流冲刷作用和地下水位等对河岸边坡稳定性的影响。结果表明:退水越快,河岸越不稳定;河岸的横向冲刷和纵向冲深都会促进河岸崩塌的发生;地下水位降低,对崩岸产生促进作用。     

基于变形协调的黏土心墙坝岸坡比优化方法

岸坡与坝体的变形协调问题是黏土心墙坝的重要工程问题,岸坡比则是变形协调的主要影响因素。为了从变形协调的角度对岸坡比进行优化设计,以前坪水库黏土心墙土石坝为例,基于有限元计算,分析了不同岸坡比对坝体变形协调性的影响,主要结论如下：（1）以坝体的最大沉降和变形梯度作为变形指标,以应力拱效应中的应力劣化度作为应力指标,以应力水平作为强度指标,这三类指标可以统称为坝体与岸坡的变形协调评价指标;（2）以岸坡稳定可靠性指标为安全控制指标,以削坡开挖土方量作为经济性控制指标,可以分别确定岸坡比的上、下边界,作为多目标优化分析的优化区间;（3）除变形协调评价指标外,同时引入安全指标,通过各指标功效函数之间的权重组合,对目标函数求极小值,可以实现对岸坡比的多目标优化设计。以所分析的黏土心墙坝为例,基于变形协调控制的优化坡角（坡比）为58°,能同时满足坝体与岸坡的安全性、经济性和变形协调性,表明所提出的岸坡比优化方法是合理的,能为设计提供科学依据。     

基于强度折减法的高土石坝三维抗震稳定分析

在边坡稳定性分析中,虽然极限平衡法因为简单易行而广泛使用,但在处理三维稳定问题时还面临很多困难,而有限元强度折减法处理三维问题要方便得多。本文以应用广泛的岩土工程三维数值模拟工具———FLAC3 D为计算平台,以混凝土面板堆石坝和黏土心墙堆石坝两种坝型为研究对象,在强度折减法基础上采用拟静力方法研究高土石坝坝坡在不同坝高、坝坡坡度、地震烈度以及岸坡坡度条件下的稳定安全系数以及最危险滑裂面的位置和形状。计算结果表明,随着坝高的增加、坝坡的变陡、地震烈度的提高以及岸坡坡度的变缓,坝坡的稳定安全系数均降低。安全系数与坝坡坡比近似呈线性关系,与坝高、地震烈度、岸坡坡度等因素呈非线性特性。基于计算结果,文中给出了安全系数与影响因素之间的经验拟合公式。同时发现,地震烈度和岸坡坡度对面板堆石坝的滑裂面位置和形状有较大影响,而地震烈度对心墙堆石坝滑裂面形状和位置的影响较小。     

边坡控制在地质灾害危险性评估中的重要性研究

地质灾害常造成严重的人身伤亡和巨大的经济损失。在地质灾害中,崩塌、滑坡以及泥石流,都与边坡的稳定直接或间接相关,可见边坡在地质灾害危险性评估中的重要性。阐述了影响边坡稳定性的因素,并结合某特高压变电站现状进行评估。预测评估表明,边坡的稳定性状态控制了地质灾害危险性评估结果,不同的边坡坡角决定的边坡稳定性使得工程建设引发和遭受地质灾害的程度不一。     

微生物拌和渗滤砂土固化试验研究

河道崩岸现象频发,严重威胁河流航运和两岸人民的生命安全。微生物矿化技术作为一种新型的土体改良技术,在河道护岸方面具有一定的应用前景。本文选用3种不同颗粒粒径范围的砂土进行微生物拌和渗滤固化,并基于无侧限抗压强度试验、碳酸钙含量、崩解率及吸水率测试,分析颗粒粒径、渗滤次数及拌和配比对微生物固化效果的影响,探究拌和法和渗滤法结合的固化机制。研究结果表明：拌和法在砂土试样中生成的碳酸钙大多起填充作用,胶结程度较低,而后续渗滤固化能够显著改善土体特性。拌和配比为2:8、粒径为0.3 ~ 0.6 mm时试样的固化效果较好,抗压强度最高可达1.86 MPa;试样的碳酸钙含量和抗压强度随渗滤次数增加呈非线性增长,而强度上限随粒径增大呈上升趋势。试验得出崩解率最低为2%,吸水率最低降至9.26%,较一般黏性土而言,固化试样抵抗水的侵蚀性较强且具有一定的渗水性,在河道护岸及施工工艺方面具有一定应用价值。     

基于同步相量测量的电压稳定指标

针对输电网提出了一种基于同步相量测量信息的电压稳定指标。电力系统可以分解成许多电能传输路径,以传输路径首节点电压与末节点电压在首节点电压上的投影之差与首节点电压的比值作为计算电压稳定与否的指标。该指标根据最弱电能传输路径利用局部电压相量测量信息直接计算得出,避免了复杂的潮流计算。局部电压相量测量数据由相量测量单元PMU提供。基于一种快速有效的PMU配置方法,利用直接测量或间接计算的数据作为此稳定指标计算所需要的电压相量信息。运用图论的基本思想寻找电能最弱传输路径。通过计算电能最弱传输路径的电压稳定指标和系统无功储备情况判断系统电压稳定度,当系统接近不稳定状态时,最弱传输路径的电压稳定指标值趋向于临界值0.5。在IEEE5节点和IEEE30节点系统上的仿真表明了该指标预测系统电压崩溃的有效性和正确性。     

弯道推移质横向输沙规律与床面平衡机理

弯道推移质运动直接影响弯道输沙特性、床面形态和河湾演变。弯道推移质输移有4个典型规律,即同岸输移远大于异岸输移、推移质成带性、形成横向底坡和床沙横向分选。归纳了5家推移质横向输沙强度公式,并选择Parker公式分析了推移质横向输沙强度与横向底坡的关系。结果表明,随着横向底坡变大,从凹岸向凸岸的输沙强度将变小,当横向底坡变大到某个临界值时,输沙强度为零;当横向底坡继续变大,推移质输移的方向发生改变,推移质将从凸岸指向凹岸的输移,输沙强度随底坡的变大而变大。弯道床面的凹岸陡坡和凸岸缓坡横向平衡机理各不相同,凹岸陡坡受泥沙水下休止角、横向环流、床沙粒径、床沙分选的制约,而凸岸缓坡主要受上游来沙、横向环流、床沙粒径、床沙分选的影响。弯道床面横向平衡机理关键在于推移质颗粒静力平衡或力矩平衡,横向床沙分选机制使得底坡必须经历反复的动态调整过程,床沙分选总是朝着减小横向底坡方向进行。