考虑浆体黏度的泥石流流速计算方法

泥石流浆体黏度通过影响泥石流内、外部的阻力特征影响泥石流的糙率系数,泥石流糙率系数与浆体黏度之间的关系还没有基于观测数据的定量表述。通过对云南东川蒋家沟泥石流观测资料的分析,研究泥石流糙率系数与浆体黏度之间的关系,并通过回归分析得到考虑浆体黏度的泥石流糙率系数计算公式,最后基于此构建了考虑浆体黏度的泥石流流速计算公式。结果表明,随着泥石流浆体黏度的增加,泥石流糙率系数逐渐增加,浆体黏度在宏观上表现为增阻作用,考虑浆体黏度的泥石流流速计算公式改进了现有公式在计算浆体黏度较高的泥石流流速中的不足。研究结果可为进一步研究浆体黏度对泥石流运动阻力的影响提供参考,也为工程实践中的流速计算和增阻消能设计提供新的思路。     

泥石流冲击荷载的概率密度分布试验研究

建立浆体黏度和级配固相颗粒组合条件下的泥石流冲击室内模型,进行5种浆体黏度、5种固相比和4种颗粒粒径组合的85组试验。对试验数据进行概率统计,分析试验条件下泥石流体的冲击荷载概率密度分布特征。分析结果表明:冲击荷载概率密度曲线符合Gauss分布形式,拟合吻合度均达97%以上,中误差小于0.01;从形态上将实验中的概率密度曲线划分为单峰、奇异单峰、多峰及双驼峰分布形式,得到各种分布形式所对应的工况;仅考虑浆体黏度时,概率密度分布曲线随着浆体黏度的增大由单峰变为奇异单峰甚至多峰的分布形式;不考虑浆体黏度时,则是随固相颗粒粒径的增大同样由单峰变为奇异单峰及多峰的形式。     

赵口引黄灌区渠道混凝土耐久性研究

赵口引黄灌区位于河南省豫东平原,灌区渠道会受到冻融循环与泥沙磨蚀的共同作用,在两者耦合作用下必然会加剧混凝土服役性能的劣化。基于集中沉沙和分散沉沙两种引黄沉沙方式,研究了冻融-泥沙磨蚀耦合作用下混凝土的耐久性能,结果表明：采用集中沉沙方式可只考虑冻融作用对混凝土服役性能的影响;采用分散沉沙方式时,混凝土冲刷磨蚀速率与含沙量、冻融次数密切相关;随着水流含沙量和冻融次数的增加,混凝土的磨蚀速率加快,服役年限也相应缩短。根据计算结果,针对泥沙含量常年在0.5～5、5～10、10～15 kg/m³的渠道,建议在工程运行20、15、10 a时对渠道混凝土进行修补加固。     

骨料粒径对自密实混凝土离析的影响研究

影响自密实混凝土离析的因素很多,其中骨料粒径大小是主要因素之一。文章在运用斯托克斯理论分析骨料离析的基础上,采用落球测浆体黏性系数的方法研究不同骨料颗粒粒径在同稠度浆体下的离析程度,以及混凝土拌和物达到同流动性时骨料粒径与浆体黏性的关系。结果表明,随着骨料颗粒粒径的增大,骨料离析程度呈迅速加大趋势;在满足相同流动性的条件下,随着骨料粒径的增大,为减小骨料离析,浆体的黏度应相应增大;当骨料粒径增大到一定程度后,浆体黏度的增长明显加快,为保证相同的流动性,浆体用量也需明显增加;浆体黏度随骨料粒径增大的增长过程线存在一个突变段,从骨料离析的角度分析,确定在该突变段前为骨料的合理粒径范围。     

含沙高速水流的磨蚀机理和掺气抗磨作用

含沙高速水流易引起过流面材料的磨蚀破坏。本文探讨了泥沙磨蚀机理,提出了影响磨蚀的因素;基于紊流猝发理论,建立了混凝土材料壁面磨蚀率的计算公式;根据试验数据导出了掺气水流中混凝土材料壁面磨损率的经验公式。研究表明,含沙水流对固壁材料的磨蚀率随掺气浓度、材料强度的增大而减小,随水流流速、含沙量的提高而增大。利用掺气可有效地降低过流表面的泥沙磨蚀率。     

泥石流浆体流变参数的计算方法及其扩展性研究

利用云南东川蒋家沟泥石流的浆体流变实验数据,对现有流变参数计算公式进行优选,并分析了优选出的浆体流变参数计算式扩展到全粒径泥石流体的可行性。结果表明,Mooney公式和Krieger-Dougherty公式计算泥石流浆体的刚度系数精度较高,费祥俊公式和指数公式计算泥石流浆体的屈服应力精度较高;将这些公式应用于泥石流体时,对于密度较高的泥石流体不同公式的计算结果差异很大,总体而言费祥俊公式计算的屈服应力较为合理,对于黏性泥石流,利用浆体刚度系数并通过Krieger-Dougherty公式考虑粗颗粒影响的方法得到的刚度系数比较合理。本文的研究结果可以为泥石流动力学计算和防治工程设计提供参考。     

泥石流浆体流变参数的计算方法及其扩展性研究

利用云南东川蒋家沟泥石流的浆体流变实验数据，对现有流变参数计算公式进行优选，并讨论优选出的浆体流变参数计算式扩展到全粒径泥石流体的可行性。结果表明，Mooney公式和Krieger-Dougherty公式计算泥石流浆体的刚度系数精度较高，费祥俊公式和指数公式计算泥石流浆体的屈服应力精度较高；将这些公式应用于泥石流体时，对于密度较高的泥石流体不同公式的计算结果差异很大，总体而言费祥俊公式计算的屈服应力较为合理，对于粘性泥石流，利用浆体刚度系数并通过Krieger-Dougherty公式考虑粗颗粒影响的方法得到的刚度系数比较合理。本文的研究结果可以为泥石流动力学计算和防治工程设计提供参考。     

不同上限粒径泥石流浆体的流变参数变化规律

根据云南东川蒋家沟黏性泥石流原样颗分资料,利用泥石流堆积物配置4个黏性泥石流原样对应的上限粒径分别为0.25、1、2、5和10 mm的浆体,通过球系统开展流变试验,利用Herschel-Bulkley模型拟合流变曲线,研究较粗的颗粒加入细颗粒浆体后流变参数的变化规律。结果表明各样品均表现为剪切稀化流体,粗颗粒加入细颗粒浆体后浆体屈服应力增加,剪切稀化程度减弱;同样颗粒级配下,浆体的屈服应力随固体体积浓度指数增加。由于流动性指数的变化,粗颗粒加入后浆体稠度指数的变化没有明显规律,但是表观黏度增加,增幅略小于屈服应力的增幅。粗颗粒浆体与细颗粒浆体的相对黏度和相对屈服应力之间存在显著的线性关系,可根据该关系式对泥石流原样的表观黏度进行估算。     

混凝土磨蚀冲蚀与其它环境因素的耦合作用

日趋严酷的服役环境使得混凝土磨蚀冲蚀与其它环境因素(氯盐侵蚀、硫酸盐侵蚀、冻融循环等)联合作用的问题愈来愈突出,其后果是导致重要水工、海工混凝土结构反复维修甚至过早失稳破坏,造成严重的经济损失。本文从环境因素和工程服役特性出发,对混凝土在不同工况条件下磨蚀冲蚀类型、破坏机理、评价方法、微结构调控机制等方面进行了阐述,指出需更加重视磨蚀冲蚀与其他环境因素联合作用下混泥土耐久性的研究,为高性能抗冲耐磨混凝土的研究与设计提出了建议。     

水工高性能耐磨蚀混凝土的研究及探讨

本文对水工混凝土构筑物磨蚀破坏的原理进行了分析,根据咸阳亭口水库泄洪排沙洞的设计参数,依据DL/T 5207-2005《水工建筑物抗冲磨防空蚀混凝土技术规范》,设计一种高性能抗磨蚀混凝土。与高强混凝土、硅粉混凝土、高强粉煤灰混凝土相比,具有极其优异的抗冲耐磨性能,可用于抵抗水流冲刷、泥沙磨损和高速水流空蚀破坏,作为水工抗冲耐磨护面材料和耐磨修补材料使用。     

Mechanism and prediction of material abrasion in high-velocity sediment-laden flow

1. INTRODUCTION There are many heavily sediment-laden rivers in China, where the silt abrasion of hydraulic projects caused by high-velocity sediment-laden flow is severe. Prediction of the silt abrasion damage at the concrete surface in heavily sediment-laden rivers is one of the important problems to be solved in water conservancy and hydropower engineering. It is necessary to study the mechanism and prediction of material abrasion. In recent years, many researchers have focused their a…     

电阻式混凝土磨蚀传感器及其测量方法

结合一项国家实用新型专利介绍电阻式混凝土磨蚀传感器的工作原理,以及基于2芯线、3芯线和5芯线的电阻式混凝土磨蚀传感器的设计方案和测试方法。以E-24系列精度为5%的碳膜电阻为例,规定了传感器各个固定电阻的阻值,分析了电阻阻值误差和电阻变化量对磨蚀深度分级判断的影响,并用基于2芯线设计方案的传感器进行室内测试试验,结果表明电阻式混凝土磨蚀传感器适用于泄水建筑物混凝土表面的磨损和空蚀测量,可以用于实时监控建筑物的运行状态。     

Abrasion test of flexible protective materials on hydraulic structures简

In this study, several kinds of flexible protective materials sprayed with polyurea elastomers （hereinafter referred to as polyurea elastomer protective material） were adopted to meet the abrasion resistance requirement of hydraulic structures, and their abrasion resistances against the water flow with suspended load or bed load were studied systematically through tests. Natural basalt stones were adopted as the abrasive for simulation of the abrasion effect of the water flow with bed load, and test results indicate that the basalt stone is suitable for use in the abrasion resistance test of the flexible protective material. The wear process of the polyurea elastomer protective material is stable, and the wear loss is linear with the time of abrasion. If the wear thickness is regarded as the abrasion resistance evaluation factor, the abrasion resistance of the 351 pure polyurea is about twice those of pure polyurea with a high level of hardness and aliphatic polyurea, and over five times that of high-performance abrasion-resistant concrete under the abrasion of the water flow with suspended load. It is also about 50 times that of high-performance abrasion-resistant concrete under the abrasion of the water flow with bed load. Overall, the abrasion resistance of pure polyurea presented a decreasing trend with increasing hardness. Pure polyurea with a Shore hardness of D30 has the best abrasion resistance, which is 60 to 70 times that of high-performance abrasion-resistant concrete under the abrasion of the water flow with bed load, and has been recommended, among the five kinds of pure polyurea materials with different hardness, in anti-abrasion protection of hydraulic structures.     

水工抗冲磨混凝土原材料选用分析

文中介绍了水工混凝土的冲磨破坏机理及研究现状,结合张峰水库抗冲磨混凝土配合比试验对抗冲磨混凝土的原材料选用进行分析,通过原材料优选研制出了经济合理满足设计要求的抗冲磨混凝土。     

小浪底水电站水轮机稳定运行技术措施

小浪底水电站位于黄河中游,多年平均含沙量高,水头变幅大。为减轻泥沙对水轮机的磨损,水轮机在水力设计、机械结构、抗磨蚀、密封等方面采取了一些非常规措施。经过几年的运行实践表明,小浪底水电站采取的这些技术措施效果良好,值得运行于多泥沙河流的水电站借鉴。     

多组分流元模型在稀性泥石流堆积分选特征研究中的应用

基于结构两相流模型和PIC数值计算方法，本文探讨了稀性泥石流堆积过程中的泥沙分选特征。文中的模型可以模拟阵性泥沙流的非稳定特性，通过将传统的Euler和Lagrangian方法结合泥沙流运动的整个过程都能够采用多组分流元模型进行很好的描述。该模型也能够合理描述泥沙分选过程中伴随的冲淤过程。文中采用2～5°的坡度，固相颗粒被分为三组粒径不同的组分。研究表明，泥石流的垂向和横向分选都不明显，但是纵向分严为明显。河槽坡度和泥石流的密度是影响泥石流分选过程的两个关键因素。泥沙输移能力越大，颗粒分选越不明显，对泥石流分选特性的定量预测有助于深入了解泥石流的沉积机理和泥石流灾害的防治。     

乌东德水电站猪拱地沟泥石流特性与防治对策

乌东德水电站坝址区受多条泥石流沟的威胁,为避免泥石流灾害带来巨大损失,制定有效的防治对策对工程建设具有重要意义。基于野外调查和室内模型试验,对猪拱地沟泥石流静动力特性进行了分析,结合特殊的地形、地质条件以及工程布置,制定了防治对策。此外,还对猪拱地沟的泥石流防治效果进行了跟踪评价。结果表明:拦挡坝能够有效阻止大颗粒固体物质参与泥石流活动,可减轻上游沟道的冲刷程度;停淤场使部分小颗粒固体物质停留,最终只有少量的固体物质和洪水通过排导槽下泄;“V”形排导槽具有立体束流特点,排导效果显著;排导槽出口位于坚硬的基岩,抗冲刷能力较强,有利于排导槽的稳定。“拦挡、停淤、排导”防治体系效果良好,对今后泥石流防治对策具有借鉴意义。     

混流式水轮机转轮抗磨蚀水力性能研究

转轮严重磨蚀是在多泥沙河流运行的水轮机普遍存在的问题。通过对含泥沙水流在水轮机转轮内流动特性的研究，成功设计出抗磨蚀的混流式水轮机转轮。该转轮已在九子溪水电站运行了4年半时间，未进行过磨蚀修复，机组还增容15.3％。实践证明，磨蚀研究成果及转轮设计思想是正确的。     

四川省石棉县2013年"7·4"泥石流沟道 侵蚀特征调查及研究

2013年7月4日20时,四川省雅安市石棉县多条沟道暴发了大规模泥石流,且该区为芦山县“4·20”地震作用区,泥石流物源丰富,其中泥石流沟道物源占总物源的64%以上。为了解研究区泥石流沟道物源的侵蚀特征,通过研究区3条典型泥石流沟(后沟、马颈子沟、熊家沟)流通区沟道剖面的野外调查数据,分析该区泥石流在运动过程中,不同剖面位置泥石流沟道的流深、侵蚀厚度与剖面距离、剖面间的相对高差、原沟道宽度之间的关系。在此基础上,首次建立基于沟道曲率半径的泥石流流向差概念,并且得到了研究区泥石流左右岸侵蚀厚度差与沟道剖面间流向差的平均线性函数系数为0.06,泥石流平均侵蚀厚度与沟道剖面坡度的平均线性函数系数为0.09。在此基础上,得到研究区泥石流平均侵蚀厚度与流深的关系为h=5Δh+1.798×10^-15,单位距离侵蚀方量与沟道宽度关系为ΔV=6.845D^0.625。研究结果为对震区泥石流沟道侵蚀特征的认识提供了依据。