长江水位下降及降雨条件下荆江河段岸坡渗流特性研究

为了研究荆江河段岸坡土体的渗流特性及失稳机理,对荆江中州子护岸工程段河岸土样做了渗透系数和土水特征曲线室内试验,并基于Van Genuchten模型对土水曲线的试验结果进行拟合。在获得土体水力参数的基础上,根据该河段岸坡二元结构土体的特点,基于饱和—非饱和渗流理论,探讨了水位下降及降雨条件下岸坡不同粘性土层厚度对岸坡渗流场的影响规律。结果表明,地下水的下降速率随粘性土层厚度的增加而减少;粉质粘土层厚度越大,降雨对岸坡孔压场的影响范围也越大,且在一定程度上增大了土体的暂态饱和区,不利于岸坡的稳定性。     

三峡水库水位升降对土质岸坡塌岸力学影响机制研究

三峡库区土质岸坡因水动力条件改变产生大量塌岸,而库水位升降是其重要破坏因子。对此,通过物理模型试验探究了土质岸坡在水位反复升降条件下的塌岸破坏特征、演化过程及力学机制。结果表明,在水位反复升降条件下,土质岸坡发生渐进式变形破坏。随着水位升降次数增加,其变形演化过程为微裂缝出现→微裂隙扩展→裂隙贯穿→滑面形成→部分滑移→裂隙再次出现并扩展→滑面再次形成→再次滑移,岸坡经过多次滑移后坡度趋缓并最终趋于稳定。水位升降造成塌岸的力学机制为浸泡软化、浮托力及渗流力三种力学效应共同作用,但在库水上升和下降的不同阶段三种力学效应对岸坡的作用效果却明显不同,因此岸坡变形破坏特征和程度也有很大差异。在三种力学效应共同作用下,随库水位反复升降岸坡变形破坏表现为表面拉裂及内部压剪破坏并逐渐积累扩展。     

库水位变动及降雨共同作用下心墙坝坝坡稳定性研究

为研究库水位变动和降雨共同作用对心墙坝上下游坝坡稳定性的影响,考虑渗流场和应力场的耦合作用,基于非饱和渗流原理,考虑不同降雨强度、不同降雨类型（4种）及不同库水位升降速率,对心墙坝遭遇库水位变动和降雨时的渗流和坝坡稳定性情况进行有限元模拟。结果表明,水位变动速率主要影响上下游坝坡安全系数趋于稳定的时间;降雨类型和降雨强度是影响心墙坝下游坝坡安全系数的主要因素,但对上游坝坡的安全系数变化影响较小;在下游坝坡安全系数〖JP2〗趋于稳定时,各降雨类型的安全系数大小为前锋型≥中锋型＞〖JP〗平均型＞后锋型;无论是水位上升阶段还是水位下降阶段,降雨都会降低下游坝坡的安全系数。该研究结果为心墙坝遭遇极端工况条件时进行风险分析和应急管理提供了参考依据。     

库水位下降条件下码头岸坡稳定性分析

以重庆市纳溪沟改扩建工程岸坡为依托,对接岸结构与码头结构无直接相互作用的情况,采用PLAXIS有限元分析软件分析了库区水位下降条件下码头岸坡稳定性影响因素、重力式挡墙受力变形规律及潜在滑坡失稳破坏机理。结果表明,码头岸坡安全系数随库水位下降呈先减小后增大的变化趋势,不同库水位下降速率会引起不同的码头岸坡最不利水位;岸坡内潜水位下降速率的滞后将产生指向坡外的渗透水压力,码头岸坡安全系数随库水位下降速率的增大而不断减小;库水位下降时重力式挡土墙可能发生绕基座底部朝向岸坡临空面方向的失稳倾覆,墙后回填岩土层可能发生拉裂解体,并沿危险滑面滑移失稳。     

基于支持向量机的荆江河段高滩岸坡稳定性预测

为了快速准确地预测边坡稳定性,以长江荆江航道中州子高滩岸坡为例,利用基于支持向量机的边坡稳定性预测方法预测其边坡稳定性。结果表明,中州子高滩岸坡处于不稳定状态,极有可能发生边坡失稳,且易造成滑坡崩岸等灾害,与边坡实际情况相符。因此对中州子高滩岸坡宜进行削坡处理,使坡角小于或等于31°方能使岸坡保持稳定,对荆江河段高滩岸坡治理提供了参考。     

考虑地下水作用的渗流场与应力场耦合分析

以大岗山水电站右岸整体边坡为例建立三维有限元模型,模拟了考虑地下水作用的渗流场与应力场耦合分析的初始、开挖卸荷加固、运行期蓄水三种计算工况,采用FLAC3D软件计算了相对位移场、渗流场和应力场及塑性区的分布情况.通过监测边坡开挖卸荷加固过程的不平衡力,并绘制关键点位移变化曲线,可直观地分析边坡各级平台开挖的变形情况.结果表明,当水库蓄水至正常蓄水位1 130 m时,高程1 255 m的缆机平台和1 275 m平台区域出现朝向临空面的位移,建议布置监测设备测斜管监测变形.     

库水位涨落与降雨联合作用下绿草码头滑坡渗流场分布规律及稳定性分析

滑坡体的稳定性对水库的安全运行有重大影响,而地下水的运动是影响滑坡体稳定性的重要因素。结合现场调查,采用饱和—非饱和渗流分析法研究了库水位涨落与降雨联合作用下滩坑水电站库区绿草码头滑坡体的渗流场,并在此基础上采用极限平衡分析法分析了滑坡可能的失稳破坏模式与程度,评价了滑坡在库水涨落与天然降雨联合作用下滑坡的稳定性变化规律。结果表明,库水涨落与天然降雨联合作用对滑坡稳定性有不利影响,滑坡存在渐近失稳的可能,需加强对滑坡的监测和巡查,以掌握滑坡体的变形发展趋势。     

基于流固耦合的风力机叶片模拟分析

文章选取风轮直径为2 m的水平轴风力机为研究对象,采用数值模拟计算的方法研究叶片在不同工况下的位移及应力/应变。研究结果表明:气动载荷使叶片产生挥舞方向的变形,且在展向上有较大幅度的位移;随着风轮转速的增加,叶片的位移有明显的增加,沿弦向前缘压力大于后缘的压力,沿展向叶根处变形要小于叶尖。     

考虑流固耦合的大型渡槽动力分析

针对渡槽动力性能对大型水利工程安全运行的影响问题,基于南水北调工程中某大型（三槽）渡槽工程构造型式,利用大型有限元分析软件建立了三维有限元模型,并对槽中无水及送水工况进行了动力特性和地震动力时程相应分析。结果表明,在动力反应中,槽内水体有明显的震荡,不同工况下渡槽的动力特性及动力响应都有明显的区别;渡槽侧墙是结构的抗震薄弱部位,在地震作用时正常运行工况下侧墙高度能够保证槽内水体不溢出。     

基于流固耦合的水轮机转轮应力数值模拟分析

针对国内大型水轮机出现裂纹甚至断裂的问题,基于流固耦合数值模拟技术,对国内某混流式水轮机在给定工况下的转轮应力进行了计算分析,得出了叶片表面的应力分布情况,并在易产生裂纹的关键区域选取了若干测点的计算结果与实测结果进行对比,验证了流固耦合数值模拟分析的可靠性,为水轮机转轮应力研究提供了参考。     

库水位+降雨条件下四方井粘土心墙坝坝坡渗透稳定可靠度分析

针对粘土心墙坝坝坡稳定仅局限于确定性分析,考虑到尚缺乏研究坝体材料空间变异性的问题,以四方井水库粘土心墙坝为例,对库水位联合降雨工况下的坝坡渗透稳定性进行数值模拟,同时基于Monte-Carlo法分析了可靠度规律。结果表明,单纯的库水位骤降监测点孔压随时间呈单调下降趋势,库水位骤降速率越大,孔压下降速率越快。降雨联合库水位工况在降雨时刻孔压有一个突升的过程;库水位骤降情况下安全系数随库水位下降呈先下降后上升最终保持不变,库水位骤降速率越大,最小安全系数越小,出现的时间亦越早;不同类型降雨工况安全系数在降雨过程中有一个突降的过程,最终安全系数回升至初始值,其中后峰型降雨安全系数降幅最大,前锋型降雨安全系数降幅最小;降雨发生在库水位骤降后期最为危险,最小安全系数也越小;库水位骤降情况平均失效概率约为30%,不同类型降雨条件下平均失效概率基本小于10%,降雨发生在库水位骤降不同时刻下失效概率平均约为60%。对降雨发生在库水位后期的情况应加强监测,防止坝坡失稳灾害的发生。     

基于灰色关联度理论的库水位变动-降雨联合作用下的边坡渗透稳定性研究

针对库水位+降雨条件下的边坡渗透稳定性研究缺少定量化敏感性分析的问题,利用Geostudio软件模拟了三峡库区某边坡在库水位骤降及库水位骤降+降雨条件下的渗透稳定性规律,同时基于灰色关联度理论对不同边坡物理力学参数进行了稳定性的定量化敏感性分析。结果表明,库水位骤降条件下不同监测点的孔压均随时间增加逐渐下降,在叠加降雨过程时孔压有一个"突升";库水位骤降下的安全系数先减小后增大,降雨发生在第18～20d时安全系数最小;粘聚力c、内摩擦角φ、饱和渗透系数k对边坡稳定性影响较大,而重度γ对边坡稳定性的影响相对较小。     

基于流固耦合的排沙漏斗悬板应力及流场特性分析

为探究不同流量工况下排沙漏斗悬板应力及变形分布规律,基于流固耦合方法,运用Design Modeler对排沙漏斗内部流体域和悬板结构域进行整体建模,并结合大涡模拟和VOF法对漏斗内部的悬板结构和流场进行数值计算。结果表明,随着进入漏斗室流量的增加,悬板所受的应力和变形均呈增加趋势,在悬板与漏斗边壁结合处极易产生应力集中现象,说明在漏斗涡流的作用下此处较易产生应力破坏。且悬板的最大变形发生在空气涡附近即悬板内侧的两个端点处,说明在此处易产生刚度破坏。     

各向异性渗透对土坡孔隙水压力及浸润线的影响分析

基于饱和-非饱和渗流理论,采用有限元法对降雨条件下边坡各向异性渗流场动态变化进行了数值模拟,分析了降雨过程中边坡地下孔隙水压力分布、浸润线位置变化规律.研究结果为边坡的稳定性分析和滑坡预测提供了重要的分析依据.     

柴油机组合活塞温度场及热机耦合应力分析

以某型号柴油机的钢顶铝裙组合式活塞为研究对象,通过建立活塞的有限元模型,分析了活塞在预紧工况、热载荷工况和热机耦合工况下的应力场和位移场分布特点,给出了活塞在热载荷下温度场分布规律和在热机耦合作用下的活塞失效的主要位置.该分析可为类似发动机活塞的设计和结构优化提供理论依据和实践指导.     

库水位骤降与降雨条件下深浅层边坡稳定性分析

为研究在库水位和降雨联合作用下某边坡体的渗透特性及相应的稳定性,根据非饱和渗流原理,利用有限元软件Geo-slope模拟了某边坡体在降雨和库水位骤降工况下的孔压变化及安全系数变化规律。结果表明,库水位下降速率越大,孔压变化越大,最小安全系数越小;静库水位越高,边坡体下部孔压越大,安全系数越低;降雨发生在库水位下降开始时刻对于上部浅层边坡和深层边坡来说较为危险,而降雨发生在库水位下降结束时刻对于下部浅层边坡来说较为危险;边坡的失稳先发生于边坡体的下部浅层,然后引起深层的整体滑动。研究结果为边坡工程治理提供了理论依据。