水垫塘底板稳定研究

 通过对水垫塘底板不计止水、抽排和锚固等作用的20多种组合工况的试验研究 获得了板块开始失稳时的水流条件和动水压力的试验成果；分析了单宽流量和板块大小对板块稳定的影响；导出了板块稳定的必要条件；并应用所得成果对某工程水垫塘底板的稳定性作了分析，初步验证表明本研究成果具有实用性。     

关于水垫塘底板受力控制标准的探讨

我国高拱坝采用水垫塘消能的工程大多沿用 １５×９８ ｋ Ｐａ 作为水垫塘底板所受动水压力的标准。通过分析这一标准的合理性及不足， 发现它不是底板失稳的直接原因， 而且也与溢洪道规范建议的计算公式不接轨， 建议采用动水压差代替动水压力。水垫塘底板所受动水荷载的标准应与水垫塘的地质情况、结构设计、施工控制标准相联系。建议通过深入的研究， 分几种典型的设计条件， 分别制定水垫塘可承受的动水压差的控制标准。     

严寒地区拱坝水垫塘底板稳定性分析

水垫式消力塘底板主要承受动水压力、自重及扬压力,其稳定条件主要取决于作用在底板表、底面上的动水压力、扬压力及自重等。文章主要介绍了通过模型试验观测得到的水垫塘底板压力特征值等特性,并通过理论计算方法与试验成果进行相互比较论证,复核底板的稳定性,最终确定水垫塘的布置形式。     

透水底板破坏模式研究

通过数值模拟建立三维非线性接触有限元模型,通过非线性静力计算与动力计算分析,研究带键槽透水底板可能的破坏模式。分析表明,中间板块往往是板块水垫塘透水底板失稳的危险点,在脉动压力的做用下,中间板块更容易失稳,底板在扬压力的作用下,可能产生劈裂失稳破坏。可为工程建设、优化带键槽透水底板的体型、水垫塘安全等提供参考。     

长潭岗水电站反拱形水垫塘研究及应用

介绍了长潭岗水电站反拱形水垫塘的布置型式和结构构造，用有限元的方法计算了动水荷载作用下的底板应力和位移，通过水工模型试验，测试了底板上的动水压强，本工程已经建成，并埋设了结构和水力学原型观测仪器，长潭岗拱坝反拱形水垫塘的应用研究，可为大型水电站拱坝水垫塘型式选择提供借鉴。     

高坝挑流掺气水舌对水垫塘动水压强的缩尺影响

应用动量积分法，导出掺气水舌的一维扩散方程，用龙格库塔法求解，得到掺气水舌在水垫塘中扩散的流速分布，表明增大水舌掺气量会使水舌在水垫塘中的扩散流速衰减加快；分析得到掺气对水垫塘底板动水压强的缩尺影响的估算公式。对前苏联拉得任水垫塘原型观测资料进行验证计算，并对小湾工程、溪落渡水垫塘掺气缩尺影响进行了估算。研究表明比尺为100-150的重力相似模型中，水垫塘底板动水压强缩尺为λ△p=1/3-(λφ)^2。     

水垫塘底板稳定性的动位移响应识别方法研究

利用水垫塘防护结构动位移响应原型观测成果,建立了水垫塘底板、水体、基岩、锚固钢筋的耦合有限元模型,并可据此计算出不同破坏状态下底板块的极限动位移。以二滩工程为例,分析了该工程水垫塘底板失稳破坏各个阶段的动位移响应特性,发现止水未破坏时,振动位移标准差一般不超过10μm,底板振动信号的偏态系数CS在-0.5 ～+0.5之间,峰度系数CE位于2.0～4.0之间,水垫塘底板的振幅比系数λ位于0.5～1.5之间;分析还发现水垫塘底板的振动信号满足统计自相似性,止水未破坏时其分形盒维数都在105以上;在止水破坏后,振动位移标准差及振动信号的偏态系数、峰度系数、振幅比系数将超出上述范围,振动信号维数下降到0.95以下,据此可对水垫塘底板的稳定性进行识别。     

水垫塘底板的试验仿真模拟研究

以模型试验为手段研究拟建工程水垫塘底板的稳定性问题，其关键在于模型的相似性和模拟方法的可靠性，文中结合某高拱坝水垫塘底板稳定性的研究，从水垫塘水流形态、底板块上举力的成因等方面，阐述了底板块的水动力学和结构动力相似性以及边界条件相似的试验模拟方法，力求模型仿真性强，特别是对模拟块间隙宽度的论证非常有意义，试验结果表明，用加重橡胶进行的试验仿真模拟－－水弹性模型，较为真实地反映了水垫塘底板块的动力学特性。     

射流冲击下水垫塘底板失稳的模糊随机分析

本文从水垫塘底板失稳过程的形态和机理出发，采用模糊随机概率的分析方法对水垫塘底板的稳定性进行了分析讨论。计算分析结果表明，由于考虑了底板失稳过程的渐变过渡特性，采用模糊随机概率分析法比常规的失稳概率方法更全面、合理。     

带键槽透水底板破坏模式研究

通过数值模拟建立三维非线性接触有限元模型,通过非线性静力计算与动力计算分析,研究带键槽透水底板可能的破坏模式,为工程建设、优化带键槽透水底板的体型、水垫塘安全等提供参考。通过模拟可以看出,键槽提高了透水底板水垫塘的整体抗力水平;中间板块的变形速率远远大于边缘板块,中间板块由于锚固失效首先失稳;键槽处的剪应力小于其抗剪强度,不会发生受剪破坏。     

平底水垫塘透水底板下表面脉动压力试验研究

基于模型试验结果,研究了平底水垫塘透水底板下表面的脉动压力特性,分析了不透水底板及透水底板不同开孔率情况下的下表面脉动压力的分布规律、概率特性以及互相关特性和频谱特性。分析结果表明：在水舌冲击区,脉动压强系数随着开孔率的增大而增大;互相关系数随着开孔率的增加而略有减小,其旋涡保持性有所降低;透水底板较不透水底板下表面的脉动能量更加集中于低频。     

反拱透水底板拱端推力与板块位移研究

本文基于模型试验并结合数值模拟研究了反拱透水底板的拱端推力与板块位移特性。结果表明,与不透水底板相比,透水底板可以显著的减小拱端推力,并且拱端推力与板块位移均随开孔率的增加而减小,从而可以提高反拱底板的稳定性。结合拱端推力的频谱分析可知,开孔后拱端推力的脉动能量降低,并且功率谱重心向低频移动。     

水垫塘底板稳定性控制指标的探讨

基于几个高坝水垫塘底板水力模型试验研究，对稳定性控制指标进行了探讨。从脉动压强、上举力和冲击压强之间关系的角度，得出了冲击压强所表示水动力荷载的量化指标。文中所述成果可用以评价类似工程的底板稳定性并作为设计依据。     

挑跌流水垫塘透水底板水动力特性试验研究

结合具体工程模型试验,研究了水垫塘透水底板不同开孔率对上举力的影响.结果表明:在采用透水底板这一新型消能方式减小底板上举力的情况下,不同的开孔率对水垫塘不同位置的底板上举力会产生影响,同时还分析研究了脉动压力空间积分尺度与水垫塘底板上举力的关系,并根据试验的实测数据提出了本工程上举力的预测公式.文中所阐述的透水孔开孔率对不同位置底板上举力的影响趋势,可为同类工程中透水底板的设计与施工提供一定的参考.     

THREE-DIMENSIONAL TURBULENCE NUMERICAL SIMULATION OF A STEPPED SPILLWAY OVERFLOW

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｅｐｐｅｄｓｐｉｌｌｗａｙｈａｓｈａｄａｌｏｎｇｈｉｓｔｏｒｙ .Ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌｔｅｓｔｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｓｔｅｐｐｅｄｓｐｉｌｌｗａｙｈａｓｂｅｅｎ ｐｅｒｆｏｒｍ     

贮灰场灰渣沉积特点及深埋排水管上覆土压力的离心模型试验研究

采用先进的离心模型试验手段对贮灰场灰渣沉积特点和贮灰场深埋排水管上覆土压力随沉积灰渣厚度的变化规律进行了研究和探讨。研究结果表明:沉积灰渣的干密度有随沉积深度增加而增大的趋势。干密度随沉积深度而增加的现象以表层10余米范围内最为明显,在此深度以下干密度趋于稳定;从离心试验结果看,上埋式贮灰场深埋排水管道的垂直土压力集中系数K随沉积灰渣厚度增加呈递减趋势,但试验得到的K值明显小于设计常用值。     

考虑接头影响的盾构法隧道衬砌管环力学模型

回顾并总结了国内外学者对侧向地层抗力分布的研究.考虑接头和侧向地层抗力分布变化对盾构隧道衬砌内力和位移的影响,建立了改进的弹性铰管环结构力学模型,同时应用结构力学力法原理,推导出土压力、静水压力、竖向地基抗力、侧向地层抗力变化分布、管环自重5种荷载共同作用下管环内力的解析解.通过工程实例分析表明,采用推导的计算模型得到的计算结果与惯用法和数值方法计算的结果吻合较好,改进的力学模型是合理的.     

带自由表面后向台阶流的数值模拟研究

后向台阶流是工程领域中一类常见的流动现象,也是流体力学中复杂剪切流动的一个典型例子。针对自由表面对后向台阶流场的影响,在总结前人研究成果的基础上,本文利用VOF方法追踪自由表面,采用realizable k-ε紊流模型封闭控制方程,建立立面二维数值模型,对带自由表面后向台阶流进行了模拟研究。模拟得到4种特征雷诺数工况下,台阶后纵向流速、紊动能、耗散率、边界压力值和水面流速的沿程分布。模拟结果与原型实验观测结果吻合较好。根据模拟结果,对台阶后流场随特征雷诺数变化的规律以及自由水面对台阶后流场分布、漩涡结构和压力值的影响进行了分析讨论。     

Analyses of the stability of submerged ice blocks

This paper proposes the critical conditions for a submerged ice block beneath an intact ice cover to become unstable,as a fundamental component of any numerical model to successfully predict the ice jam formation or the ice jam release events.The flume model experimental and numerical simulation methods are both applied to analyze the stability of submerged ice blocks.The flume model experiment is first conducted,and the experimental results indicate that the influencing factors of the stability of a submerged ice block include the relative length,the relative water depth and the relative width.It was shown that the effect of the relative width on the stability of submerged ice blocks was not well studied.Based on the experimental results,the k-eturbulence model is applied to establish a 3-D numerical model for studying the pressure distribution beneath submerged ice blocks.The effects of the relative width on the Venturi pressure and the leading edge pressure are evaluated.Finally,according to the force balance equation and the moment balance equation,this paper proposes a computational formula for the sliding and underturning critical conditions of submerged ice blocks,and the results are in good agreement with the experimental results.