爆破堆石坝的抗冲刷稳定性

本文通过理论分析和模型试验,研究了爆破堆石坝的抗冲蚀稳定特性。认为我国典型的爆破堆石坝断面在大坝拦截低于坝顶高程的洪水时,大坝下游坡不会产生严重的冲刷破坏;当洪水从坝体表面漫流时,纯无粘性土堆石坝比夹杂有少量粘性土坝料更容易被冲刷;对于无专门保护措施的爆破堆石坝,保证大坝抗冲刷安全的条件是坝顶漫流在坝顶能转为潜流,即坝顶排渗能力f(B,k)应该大于坝顶过流流量f(H)。     

堤坝漫溃机理、模型及溃决洪水模拟技术与应用

为提升堤坝溃决险情处置和溃决灾害防御能力,多年来长江科学院河流研究所采用物理模型试验、水槽试验、理论分析、数值模拟等方法研究了堤坝漫溢溃决的机理、模型与模拟技术。其主要成果包括：揭示了堤坝漫溢溃决机理,解析了“溯源陡坎冲刷”在堤坝溃决过程中的作用,提出了溯源陡坎冲刷模式和堤坝漫溢溃决模式;基于物理机制,研发了溯源陡坎冲刷二维数学模型和堤坝漫溢溃决数学模型;发展了适应溃坝水流急变特征的一、二、三维溃坝洪水运动模拟技术及地形处理方法,并初步探索了溃坝水流的三维流场与动压特性;总结评述了相关领域的研究进展。研究成果成功应用于唐家山、白格等历次堰塞湖溃决险情的应急处置和决策制定,并为今后堤坝(含堰塞坝)溃决险情的科学应对提供了技术参考和经验借鉴。     

龙屯水库陡槽弯道溢洪道水流特性模型试验研究

随着水利工程建设的迅猛发展,溢洪道工程逐渐成为设计和施工中的重点工程并逐渐成为防洪设计中的重中之重。但是随着大坝高度和广度的不断提高,陡槽弯道溢洪道对于节省工程空间和体量、提高防洪蓄水等能力方面应用越来越广泛。文章基于葫芦岛市龙屯水库溢洪道设计和施工工程为背景,根据现场工程实际情况进行制定模型试验方案,确定模型比尺和试验材料,根据模型试验过程研究分析了水流流态特征,选取断面0+230-0+330弯道段横向水面线进行研究,对一级、二级消力池下游接陡槽段水流特性进行了分析,通过试验发现:弯道凸岸处水面容易产生顺时针回流,形成竖向漩滚,冲刷现象较为严重,特别是在水流在右岸边墙形成纵向漩滚现象严重,出口断面处水深、单宽流量沿横向分布不平均,最容易产生坝体破坏。研究成果能够为堤坝的防洪加固提供理论借鉴和技术指导。     

浅谈地质力学模型试验理论与技术——以水利工程为例

文章以水利工程为例,梳理了地质力学模型试验从20世纪60年代至今的发展过程,概括了地质力学模型试验的研究特点,包括体现出岩体的基本力学特征,满足相似理论。介绍了地质力学模型试验的研究内容,包括坝与地基的相互作用、坝基的破坏机理、地质构造对坝的影响、对大坝加固措施的指导。用举例的方式阐释了水利工程中地质力学模型试验的研究类型。最后,就地质力学模型试验存在的问题与未来发展趋势进行了探讨。     

管涌型土滤层防治的细观试验研究

利用数码可视化跟踪技术、计算机信息实时处理技术和土体变形无标点量测技术,从细观层面上对宽级配基料－滤层系统进行了渗透模型试验。从细观角度分析了不同层间系数比的砂样在渗流过程中的水力特性、颗粒运动特点和系统破坏特征,研究了滤层的特性和管涌型土自滤自稳定的细观机理。对堤坝建设及其渗流控制研究是有一定的理论意义。     

滨海水闸闸下冲刷特征及机理研究

滨海水闸冲刷条件较差,不仅存在常规水闸低Fr数消能难的特点,还存在闸下基础稳定性及抗冲能力较差,闸下水位随潮涨潮落变动等特点,且其下游水域开阔,冲刷特性较常规水闸更为复杂。根据多年来模型试验成果,针对滨海水闸冲刷特征,从水流流态、扩散角及紊动切应力等多方面系统分析了闸下冲刷机理。研究表明:滨海水闸出闸水流平面上存在主流和副流两部分,在冲刷特征上可分为主流冲刷及副流冲刷,其中副流冲刷是引起滨海水闸冲刷破坏的主要因素。主流冲刷可分为缓流冲刷与急流冲刷,符合二元冲刷基本特征。副流冲刷则以回流淘刷为主,冲刷形态受水流扩散角、回流及回流挤压、紊动切应力三方面影响。相关研究成果可为制定闸下防冲对策提供理论依据。     

排水箱涵沉积物运动模拟

排水箱涵内沉积物的累积改变了水力输送条件,对城市排水系统运行状况具有重要影响。为了减少这种影响,亟需研究排水管涵沉积物运动规律,掌握沉积物累计的特征。根据计算流体动力学数值模拟技术,耦合流体体积函数模型和离散相模型,研究了排水箱涵沉积物输送过程。结果表明箱涵内一部分颗粒会沉积在箱涵底板,沿流向两侧沉积颗粒较多,中心部位较少。箱涵底板沉积物一定程度上保护了底板免受水流冲刷,但是限制了管道的输水能力,可能成为污染物的载体,在后续出现大流量冲刷中造成污染。     

土石结合部接触冲刷渗透破坏特性试验研究

为研究穿堤建筑物与堤防土石结合部接触冲刷渗透破坏情况,利用自行设计的接触冲刷试验装置,实现了土石结合部接触冲刷渗透破坏的室内模拟。通过对接触面存在裂隙的土样开展相关试验,揭示了接触冲刷渗透破坏的发生、发展变化过程,分析了土体性质、裂隙宽度及水力比降等因素对接触冲刷破坏时间及冲刷量的影响。试验结果表明:黏粒含量较大的土体抗冲刷能力较强;土体性质的影响随着裂隙宽度的增加及水力比降的增大而逐渐减弱;冲刷量随裂隙宽度的增加而减小,但当裂隙宽度大于2.7 mm时,各黏粒含量土体试样的冲刷破坏时间及冲刷量较为接近,开度不再具有明显作用。     

基于动力衰减方程的地形冲刷过程研究

以一级动力衰减反应方程为基础,通过原始递归函数理论的曲线(面)拟合法,通过对选取点插值得出水下地形冲刷过程线,用插值曲线对水下地形发展过程进行模拟.黄河下游不抢险潜坝模型试验表明,该模拟方法是可行的,推出的局部冲刷发展过程模拟方程可供局部冲刷模式理论分析时参考.     

提高寒冷地区混凝土溢流坝耐久性的措施——真空作业法

在寒冷地区,混凝土溢流坝面由于受泄洪水流的冲刷、气蚀、渗漏、冻融等原因,很容易遭到破坏。我国东北寒冷地区,近年来几座混凝土大坝溢流面,都出现了不同程度的破坏情况。这是大家很关心的一个问题。防止溢流坝面破坏的途径,一方面须通过水工模型试验选择良好的水力学条件,并加强溢流坝表面平正度的控制,尽量减少水流冲刷及高速水流气蚀破坏;另一方面还必须提高溢流坝面混凝土质量,改善其抗渗、抗冻、抗冲刷、抗气蚀性能。本文拟就东北     

非恒定流作用下丁坝坝体块石运动特点分析

通过水槽概化模型试验,研究天然河流日均流量过程作用下,丁坝冲刷及破坏机理及其周围床面变形过程,模拟丁坝坝头及坝身的坍塌过程,弄清丁坝坝头、坝身及冲刷坑内块石的运动特点并分析其形成原因,结果表明坝体块石的运动与来流过程、坝体周围床面及冲刷坑内泥沙运动方式、坝体透水性等有关。更多还原     

高落差水闸冲刷坑深度动床模型试验

通过动床模型试验和理论计算的方法对高落差水闸下游冲刷坑深度进行了深入地研究。对水闸泄洪时不同洪水标准时下游冲刷坑深度的试验,给出了下游冲刷坑的位置和深度,绘制了冲刷坑的等值线图和三维图。另给出了冲刷坑深度计算的渐进法。此方法所得结果与模型试验吻合相对较好,从而为高落差水闸防冲刷的设计提供理论依据和实践经验。     

模型桥墩局部冲刷瞬时地形数据自动获取装备研制

模型试验中冲刷地形测绘装备相对落后,致使桥墩周围局部冲刷瞬时地形数据无法实时获取,冲刷动态发展过程及机理的模型试验研究工作难以开展。研制了一种模型桥墩局部冲刷瞬时地形数据等值线自动绘制装备,并利用室内水工模型试验优化了各组成的性能指标,量化了绘制装备的设计参数,分析了监测系统在模型应用中的测绘精度及在工程原型中的适用性。模型试验研究表明,该装备结构简单,操作方便,加工制作成本较低,精度及灵敏性较高,能够快速获取动态过程中局部冲刷瞬时地形等值线,适用于局部冲刷发展影响流场特性研究中的水下地形快速测绘,也可按放大比尺制作成型后应用于涉水建筑物周围水下地形监测。     

不同接触倾角的砂砾石与粉土的接触冲刷试验

在渗流作用下土层之间的接触面极易发生渗透破坏。为了研究接触面倾角对接触冲刷破坏的影响,开展了砂砾石和粉土的接触冲刷试验研究。改变两种土层的接触面倾角,利用大型竖向渗透试验仪研究砂砾石与粉土接触冲刷的发生、发展过程以及接触面倾角对土样的渗透性以及抗渗能力的影响。研究结果表明:渗流过程中土层的接触面最先发生渗透破坏;试验中,接触冲刷过程可分为稳定渗流、细颗粒移动、过渡和破坏4个变化阶段;细颗粒的启动和试样的破坏可由平均启动坡降和破坏坡降进行判别;细颗粒启动和试样的破坏坡降均随接触面倾角的增大而增大。研究结果可为斜交土层的接触冲刷破坏判别提供依据。     

袋装砂海堤结构整体抗滑稳定分析研究

讨论了有限元法在袋装砂海堤结构抗滑稳定中的应用,结合天津南港工业区袋装砂海堤结构海挡工程,采用非线性有限元法进行堤坝整体抗滑稳定分析研究。计算结果表明,数值计算可以较高精度地反映出堤身填筑后的变形特征以及不同水位、施工阶段和水位骤降对结构抗滑稳定的影响,为实际工程提供科学依据。     

挑流消能冲刷时间对冲刷深度影响的试验研究

通过大量的模型试验,对挑流冲刷坑形成的时间过程进行了研究,将冲刷坑随时间的发展变化趋势与前人的理论分析成果进行拟合优化,得出在某个特定时间内,冲刷深度与时间成幂函数关系。本文通过此试验,对研究冲坑演变规律有一定的意义。     

浙江省水库泄水建筑物水力冲刷破坏成因分析与对策探讨

通过对浙江省水库泄水建筑物水力破坏的调查及资料分析，并结合水工模型试验研究，较全面地总结了浙江省大中型水库泄水建筑物的水力冲刷破坏情况、破坏成因及防治措施。     

高聚物防渗墙在交通荷载作用下的应变特征

高聚物防渗墙是针对土质堤坝防渗加固的新型防渗技术,在实际工程中应用越来越广泛,但其在交通荷载作用下的应变特征却少有研究。以堤坝模型试验为基础,建立堤坝高聚物防渗墙三维有限元模型,分析了交通荷载（大车正载、大车偏载、动态冲击荷载）作用下防渗墙的横向应变以及竖向应变,并且通过与现场模型试验结果对比,验证了数值模型的合理性。研究揭示了高聚物防渗墙的应变随深度呈现先快速增大至峰值后减小至稳定状态的三段式变化规律;得到了在相同位置作用不同冲击荷载和防渗墙在不同位置作用相同冲击荷载时的应变变化曲线;发现了高聚物防渗墙表现出一定的柔性特征,有利于防渗墙防渗功能的发挥。     

水闸侧墙与土体接合部渗透破坏过程模拟试验

为深化对穿堤涵闸土石接合部渗透破坏发展机理的认识,研发了试验装置,实现了水闸侧墙与土体接合部渗透破坏过程的室内模拟。通过对黏粒质量分数分别为4.6%、12.3%及22.6%的土体开展试验,分析了接触冲刷的破坏特征及其发生发展规律,探讨了土体性质、水力比降、接触带压实度等因素对渗透破坏的影响。试验结果表明:土石接合部接触冲刷破坏过程分为稳定渗流阶段、管涌形成发展阶段和冲蚀破坏发展阶段;土体黏粒质量分数越大、压实度越大,土体稳定时间及破坏时间越长,抗冲蚀能力越强;冲蚀量与土体黏粒质量分数、水力比降及压实度均呈现明显的反比关系;水力比降较小时,压实度对土体抗冲性能影响显著,但随着水力比降的逐渐增大,土体性质起主导作用;初始破坏阶段土体细颗粒的流失受土体性质、压实度及水力比降各因素的综合作用,表现出不同的规律性。     

深窄峡谷岩块覆盖层中高坝挑流消能冲刷的实验研究

本文通过水力学模型试验研究了深窄峡谷岩块覆盖层中挑流冲刷的机制和过程。研究表明冲刷过程大致可分为扰动、冲走、强翻动和回淤四个阶段,其中扰动作用对于冲刷的发展十分重要。在估算冲坑的深度时,必须区分扰动深度和回淤深度两个不同的含义。本文还介绍了确定抗扰动冲刷系数的方法,并用以分析了不同泄流状态下不同组成的岩块覆盖层中的冲刷状态,取得了与试验结果的良好一致。