有地表入渗的岩坡稳定性分析

采用延伸的摩尔—库仑破坏准则以考虑基质吸力对岩体抗剪强度的贡献，对地表入渗影响下的岩坡失稳机制进行了探讨。针对裂隙化程度较高或陡倾角裂隙发育的岩坡，运用刚体极限平衡理论，首先，提出了一种考虑地表入渗影响的岩坡稳定性分析方法——改进的不平衡推力传递法；然后，编制了考虑非饱和带基质吸力和暂态附加水荷载等作用的岩坡稳定分析程序：最后，通过算例介绍了上述程序在地表入渗影响下的岩坡稳定性分析中的应用。算例分析表明，分析方法和计算程序是合理可行的，地表入渗的确会显著降低岩坡的稳定安全系数。     

无单元法对三维不连续面的模拟

提出了一种用无单元法模拟弹性体中三维不连续面的处理方法。该法采用可视准则来处理不连续面对高斯点影响域的隔离作用并考虑不连续面两表面的相互作用对整体平衡方程组的贡献。为此，推导了不连续面对整体平衡方程组的贡献方程，研究了模拟不连续面实际接触状态的非线性迭代算法。在上述基础上，编制了模拟三维不连续面的无单元法程序。最后，应用上述方法和程序对一含裂纹的立方体进行了受力分析，结果表明该方法和程序是合理可行的。     

裂隙非饱和渗流试验研究及有地表入渗的裂隙岩体渗流数值分析

就单裂隙非饱和水力参数的试验测定和数值模拟确定、单裂隙非饱和渗流的机理、有地表入渗的裂隙岩体饱和非饱和渗流数值分析以及地表入渗对岩坡稳定性的影响等方面展开了较为深入的研究，并将上述研究成果应用于实际大型工程问题的分析中。主要内容如下：（1）借鉴前人的研究成果，基于动力法原理（即逐次建立水相和气相之间的稳定流动状态），首次研制出一套可同时测定单裂隙毛细压力－饱和度以及非饱和渗透系数－毛细压力关系的实验装置，并提出一种用该实验装置来测定单裂隙非饱和水力参数的物模试验法，使得通过试验来测定单裂隙非饱和水力参数成为可能。（2）运用分形几何和蒙特卡洛模拟等理论，提出一种更合理的确定单裂隙非饱和水力参数的数值试验法，并开发相应的模拟程序。由于该法在生成裂隙充水域时考虑了水和气的“圈闭”效应，故能模拟出裂隙排水与吸水过程间客观存在的滞后现象，这是以往数值试验法所不能做到的。（3）把裂隙岩体等效力连续介质来处理，建立有地表入渗的裂隙岩体饱和非饱和渗流的数学模型。以Galerkin有限元法为模拟手段，研制了相应的算法，并编制了考虑地表入渗的三维饱和非饱和渗流有限元计算程序SUSS3D。算例分析表明，上述模型和计算程序是合理可行的。（4）引入非饱和土的抗剪强度理论，运用刚体极限平衡法，研制出了地表入渗影响下的央坡稳定性验算程序ZSLP。该程序考虑了非饱和带基质吸力对央体抗剪强度的贡献以及暂态附加水荷载的不利作用，使计算结果更贴近实际。（5）将上述研究成果应用于小湾电站水垫塘区岸坡降雨入渗分析，溪洛渡电站水垫塘区岸坡雾化雨入渗分析以及雾化雨入渗对溪洛渡电站水垫塘区岸坡稳定性的影响等实际工程问题的研究。结果表明：地表入渗确会给边坡稳定带来不利的影响，并且本文的模型和计算程序均是合理可行的。     

灰岩单裂隙非饱和渗流–应力耦合特性试验研究

为研究不同应力条件下岩体裂隙非饱和渗流特性及其影响因素,基于自主研发的岩体裂隙非饱和渗流试验系统,对4组灰岩裂隙试样开展变饱和度和不同围压条件下的渗透试验。试验结果表明：(1)随着围压的增加,裂隙进气值增大,非饱和渗透系数–毛细压力关系曲线下降斜率及幅度均减小,在相同毛细压力下,高围压对应的裂隙非饱和渗透系数要高于低围压的情况;(2)通过对比毛细压力、围压这2个因素对非饱和渗透系数的影响发现,随着毛细压力的增加,围压对非饱和渗透系数的影响降低;同样,随着围压的增加,毛细压力对非饱和渗透系数的影响降低;(3)随着粗糙度的增大,裂隙饱和渗透系数降低,残余饱和度有小幅增长;(4)基于不同围压和毛细压力下的裂隙非饱和渗流试验数据,对裂隙非饱和渗透系数与毛细压力和围压的关系式进行拟合,从拟合曲面与试验实测数据的对比来看,拟合关系式可以较为准确地描述试验测得的裂隙非饱和渗透系数随毛细压力和围压的变化。本文对变应力条件下裂隙非饱和渗流过程及规律的研究成果可为降雨入渗条件下的工程岩体稳定分析提供依据。     

海塘渗透变形影响因素分析

为了明确各种条件对海塘塘身渗透变形的影响,以制订合理有效的防渗加固方案,结合钱塘江海塘塘身防渗加固中遇到的问题,应用能够考虑渗透变形后土体渗透性变化的饱和-非饱和/非稳定渗流分析程序进行了塘身初始浸润线、塘身土体初始含水量、降雨及洪水特性等因素的影响分析.结果表明：初始浸润线对塘身是否发生渗透变形起一定的制约作用;土体初始饱和度的增加可缩短洪水渗透至背坡所需时间;伴随降雨的洪水,浸润线上升较快,塘身背坡可产生较大的出逸坡降,离洪水越近的降雨,所发生的影响越大;洪水水位和洪水波形对塘身渗透过程也有较大的影响.该研究为海塘工程建设、防渗加固和运行管理等提供了科学依据.     

空气阀防护水锤的研究进展

输水工程中,有压管道发生水锤事故的危害巨大。空气阀是一种经济、安全的水锤预防措施,在工程中应用广泛。介绍了空气阀的工作原理,并从空气阀的理论研究、数值模拟、工程应用等方面详述了空气阀防护水锤的国内外研究现状,指出在空气阀机理和数值仿真等方面仍然存在许多亟待解决的问题,需结合物理模型试验,综合各学科基础理论,对空气阀的进排气动态特性、数值仿真、合理选型及优化布置进行研究。     

有地表人渗的裂隙岩体渗流数值分析及工程应用

有地表入渗的裂隙岩体渗流是一饱和非饱和渗流过程。针对裂隙密度较大的岩体,把裂隙岩体等效为连续介质来处理,建立了有地表入渗的裂隙岩体饱和非饱和渗流数学模型。采用有限元方法作为数值模拟手段,编制了考虑地表入渗的饱和非饱和渗流有限元计算程序。用一室内模型试验对程序的可靠性进行了检验,检验结果表明模型和计算程序是合理的。最后介绍了程序在一实际工程问题中的应用。     

抽水蓄能电站侧式短进出水口水力优化研究

结合某抽水蓄能电站的设计,对该侧式进出水口在不同工况下的流速分布、水头损失等水流特性进行了水力模型试验与三维数值模拟,并对原设计体型成功地进行了优化.数值计算采用RNG κ -ε模型,应用多子区域组合法求解,压力耦合计算采用SIMPLEC.研究结果表明,计算与试验结果吻合较好.通过对抽水蓄能电站侧式短进出水口分流墩、顶板和边墙等流道结构的体型优化,解决了在出流时流态分布不均匀与水头损失系数偏大的难题.     

变饱和度条件下粗糙岩石节理剪切强度特性的试验研究

为探究节理剪切性质随饱和度变化的演变规律,首先采用三维激光扫描技术和3D打印技术相结合的手段,通过将水泥、砂、粉煤灰和水按1 ∶ 3 ∶ 0.4 ∶ 0.55的配比混合,从而复刻出3种不同粗糙度的类岩石节理,并根据计算得到的节理空隙体积对饱和度进行控制,随后采用自主研发的岩石直剪试验系统,对3种粗糙度的复刻节理开展了在...     

碾压混凝土室内试验和压水试验渗透系数间的关系

本文对江垭大坝二级配、三级配碾压混凝土的室内试验和压水试验渗透系数值进行了统计分析,并作出了各自的积累概率曲线。根据累积概率曲线得出了6种保证率下二级配、三级配碾压混凝土室内试验和压水试验的渗透系数值,并用最小二乘法拟合得出二级配、三级配碾压混凝土室内试验和压水试验渗透系数间的线性关系式。拟合结果表明室内试验和压水试验渗透系数间存在很好的线性相关关系。根据上述线性关系式,可利用室内试验渗透系数来预测压水试验渗透系数。