沉井封底遇流砂时的清砂处理

1 水下清砂装置设计与制作1.1 工作原理水下清砂的原理就是在保持井底渗透动水压力平衡条件不变的前提下.利用水的喷射冲刷力把井底淤砂冲至浮动状态由污水泵或泥浆泵抽出.1.2 压力计算(本计算是以大庆输油公司生活区污水提升站沉井封底为例:此沉井内径8米,壁厚0.7米,筒高8.4米,井底毛石基础上0.7米厚钢筋砼底板.由于井外30米处有250吨32米高水塔一座,不允许用降水法施工,因此采用水下清砂,导管法浇注水下砼.)     

土工格室加筋对橡胶砂动剪模量影响的试验研究

对4种质量配合比(0%,20%,30%,100%)和4种竖向固结压力下的加筋与无筋橡胶砂,进行循环单剪试验,分析土工格室加筋对橡胶砂动剪模量的影响规律。研究结果表明:加筋与无筋橡胶砂的动剪模量均随着动剪应变幅值的增大而减小,随着橡胶含量的增大而降低,随着竖向固结压力的增加而升高,动剪模量曲线均随着固结压力的增大而趋于平缓、非线性特性减弱;土工格室加筋使得橡胶砂的动剪模量有所提高,但是随着剪应变幅值和固结压力的增大,加筋的影响降低;土工格室加筋使得橡胶砂的模量比衰减延迟,但其影响亦随固结压力的增大而减弱。     

拱坝气幕隔震的三维动力有限元技术研究

地震发生时坝体和库水之间相互耦合,产生动水压力,而动水压力又反作用于坝体,提出采用气幕隔震技术消减动水压力,以提高拱坝抗震性能。用流固耦合理论,建立了坝体-气幕-库水隔震的三维有限元分析模型,研究了气幕隔震的减震机理和隔震效果。对拱坝进行三维动力有限元数值仿真分析,结果表明,气幕隔震对动水压力反应、加速度反应均有显著影响,尤其是动水压力,气幕可使动水压力减少约65%效果。另外,对坝面动水压力典型分布进行了分析。     

基于板底脱空的水泥混凝土路面动水压力试验研究

通过室内动水压力模拟试验,研究不同浸水饱和度、脱空面积、荷载位置、荷载大小和荷载速度等条件下的水泥混凝土路面板底脱空处的动水压力。结果表明:脱空位置在板角处引起的动水压力最大,为最不利脱空位置;随着脱空面积的增多,动水压力呈线性增大;当浸水饱和度低于60%时,动水压力增加的幅度较小,当浸水饱和度高于60%时,动水压力急剧增大;随着荷载速度的增大,动水压力显著增大,但荷载大小对动水压力影响不显著。     

库底淤泥层对拱坝地震动水压力的抑制效应研究

地震时库底淤泥对大坝产生的动水压力影响明显,尤其拱坝受地震作用时,坝面动水压力变化与淤泥层厚度、边界条件、基岩性质等因素直接相关.基于此,以压力波理论为出发点,结合数值配点分析法,对拱坝坝面动水压力随淤泥层厚度、库底边界反射条件、库底基岩性质变化而产生的影响效应问题进行了研究.结果表明:淤泥层对大坝坝面地震动水压力有较好的抑制效应,可一定程度减缓地震对大坝工程的影响,库底边界吸收性亦可一定程度上降低坝面动水压力峰值.     

考虑库水特性的重力坝动水压力求解

为了对重力坝坝面动水压力进行便捷求解,在比例边界有限元方法的框架下可仅对上游坝面进行离散,推导出在不同方向地震动激励下刚性坝面动水压力的求解方程以及边界条件,详细分析了竖向地震动激励对坝面动水压力的影响.数值算例结果表明,所提计算方法能得到精度较高的数值解且可大幅降低计算量,此外,库水特性（包括库水的可压缩性和库底的吸收作用）对坝面动水压力的影响较大,同时还发现了动水压力沿库水上游方向的衰减规律.     

河道层状淤泥对大坝地震动水压力的抑制效应研究

以压力波理论为出发点,结合数值配点分析法,对拱坝坝面动水压力随淤泥层厚度、库底边界反射条件、库底基岩性质变化而产生的影响效应问题进行了研究。结果表明：淤泥层对大坝坝面动水压力有较好的抑制效应,可一定程度减缓地震对大坝工程的影响,库底边界吸收性亦可降低坝面动水压力峰值。     

车载引起的沥青路面内动水压力现场试验研究

为了研究移动车载引起的动水压力对沥青路面水损坏产生的影响,探究路面层内动应力变化及动水压力的长消规律,利用自主研制的耐高温动应力和动水压力传感器,对现场行车荷载引起的动应力及动水压力进行实测,获取了动水压力的实测数据;并且基于Biot固结理论,利用一种反映移动效应的车轮荷载数值模拟方法,对实测工况下路面情况进行了动态流固耦合分析,定量研究了路面层内的动水压力长消规律。发现现场实测与数值模拟结果基本一致。沥青路面在周期行车荷载作用下,路面空隙中不断产生动水压力的泵吸作用,导致沥青混合料强度下降,进而引发水损坏。该成果验证了水损坏的水力驱动机理,为水损坏研究和路面设计提供了借鉴。     

水泥加固漳浦滨海风积砂的细观结构分析

利用Olympus金相显微镜,对不同水泥剂量及养护龄期的水泥加固漳浦滨海风积砂进行了细观结构分析,从细观结构角度研究了水泥对滨海风积砂的强度及抗液化能力的影响。试验得出:水泥水化产物以絮状、片状相互交错重叠,发生了凝聚作用,从而形成团粒体;团粒体进一步发展形成空间网格状骨架密实结构,使得固化土的级配更加良好,提高了固化土的强度;水泥土密实的空间网格状结构使得孔隙水不易渗出,导致施加循环荷载初期动孔隙水压力急剧上升,同时,掺入水泥提高了水泥土试样的强度,因此施加循环荷载后期动孔隙水压力发展缓慢;低剂量水泥,7天内基本完成水化作用,龄期28天对细观结构影响不大。     

地震与同震冰滑坡综合作用下动水压力分布规律试验研究

地震作用下常常引发大量的崩塌滑坡,但目前对冰湖溃决风险评估中,一直忽视了地震及同震触发滑坡的综合作用。为研究地震及同震触发滑坡二者综合作用下的动水压力分布规律,首先分别进行地震和冰滑坡作用下的动水压力试验分析,然后设计了在振动台模拟地震过程中加入冰滑坡入水的试验,观察地震与冰滑坡综合作用下动水压力的分布特点。结果表明：地震动水压力沿水深分布表现为上小下大的特点,其结果与Westergaard简要解吻合良好;冰滑坡作用下动水压力沿水深服从上大下小的分布规律,并分析了滑块体积、入水速度及初始水深等因素对最大动水压力值变化的影响,采用试验数据拟合得到冰滑坡入水动水压力值的经验公式;地震和冰滑坡共同作用时动水压力分布曲线近似于两者单独作用下动水压力幅值的叠加,只是综合值小于叠加值;提出地震与同震冰滑坡综合作用下最大动水压力的估算方法。     

台阶式地形上双垂板透空系统的水动力学特性

基于开源计算流体动力学软件OpenFOAM中的工具箱waves2Foam,通过在双垂板透空系统下方布置不同尺寸的台阶式地形（潜堤）,对规则波-双垂板-地形耦合系统的水动力学特性进行数值分析. 在不同入射波况作用下,研究双垂板的间距和台阶式地形的尺寸对结构系统前/后的反/透射系数、波能的黏性耗散率及双垂板间的液面相对振动幅值等水动力参数的影响. 此外,探究波浪非线性对相关水动力参数的影响. 结果表明：合理布置台阶式地形尺寸,如令地形的长度与波长的比值约为1.0,能够有效减小双垂板系统的波能反射和透射,并可获得适中的黏性耗散率;地形的存在会加剧双垂板间的液面振动幅度,有效提升两板间的波能捕获能力;波高的增大会造成反射和透射系数的减小,增大黏性耗散率,降低板间液面振动幅值.     

刚性淹没双层植被明渠水流紊流特性研究

文章采用标准 紊流模型,结合雷诺平均Navier-Stokes方程,对刚性淹没双层植被明渠水流特性进行了研究。计算所得的流速值与实测值吻合良好,表明计算方法可行。进而根据空间及时间的双平均理论,给出了双平均条件下的明渠流速,雷诺应力及紊动能分布,并对紊动能平衡方程中的各项进行了分析。结果可以看出,刚性双层淹没植被作用下,垂向流速分布曲线由三个拐点将其划分为四个区域;雷诺应力及紊动能分布在植被顶端明显增强,高植被顶端各项值均大于低植被顶端相应值;紊动能平衡方程中的紊动耗散项及压力耗散项在紊动能平衡方程中起着主导作用;植被顶端区域产生的涡,通过喷射和扫掠作用使其附近水体发生质量及动量交换。     

地震作用下大型桥梁群桩基础动水压力效应分析

以某长江公路大桥大型群桩基础为研究对象,以ABAQUS有限元软件为计算平台,采用整体有限元法对桥梁群桩基础的地震反应进行了数值模拟计算,选取三条傅氏谱频谱特征明显不同的地震波,考虑了土体和混凝土的非线性特征,分析了深厚场地上大型桥梁群桩基础的动水压力效应。结果表明:动水压力效应改变了桥梁群桩基础的地震反应特性,对桩身的加速度、位移和内力反应有不同程度的影响。对于大型桥梁基础抗震计算,分析群桩基础动水压力效应的影响更符合工程实际。     

单层楼阁式木架动力与耗能性能试验研究

中国传统楼阁式木构由柱基层、柱架层、铺作层和屋架层组成,地震作用下各结构层间出现的非线性响应表明了楼阁式木构是一个高度非线性的结构体系,其中蕴含了丰富的减隔震机理,而整体楼阁式木架的抗震机理复杂且各结构层协调工作机制、动力及耗能性能尚未被完全揭示。为了探究楼阁式木架的动力及耗能性能,基于先前研究内容对1/16缩尺的观音阁单层木架简化模型进行了振动台试验。将三条地震波缩尺并调整地震动峰值加速度（PGA）后输入,分析木架在单向地震激励下的动力响应。试验结果表明,当输入地震动加速度较小时,三条地震波作用下木架响应都较小,当输入地震动加速度较大时,三条地震波作用下木架均会出现柱摇摆、柱脚滑移和柱脚提离等结构响应;木架层间位移角主要由柱架层提供,且随着PGA增大,铺作层层间位移占比减小,柱架层层间位移占比增大。基于试件位移响应和加速度响应,进而分析木架表现出的滞回特性,结果表明在柱摇摆前滞回曲线呈现较大初始刚度,在柱摇摆后滞回曲线呈现二阶刚度,在柱脚提离后滞回曲线呈现负刚度;同时对不同地震激励下的木架累积耗能及耗能占比进行了分析,结果表明,随PGA增大,柱脚摩擦滑移耗能占比越大,且PGA越大,柱架层摇摆耗能占比越大,铺作层耗能占比越小。     

库底反射性边界条件与地震动水压力分析

对目前通常所用的特殊库底反射性条件进行了推广，导出了库底存在淤积层时更一般的库底反射系数。利用试点法计算刚性坝面一般库底条件下坝面动水压力与地震干扰频率的关系，库底淤积层以及基岩材料性质对动水压力的影响。计算表明，考虑库底吸收后严格的库水共振现象不会发生，动水压力随淤积层的厚度增大而增大，软弱的基层能显著的降低动水压力。推广后的一般库底反射边界条件是有效的，可行的。     

S型桨叶捕能消波浮式防波堤仿真及试验研究

为了促进开放海域海养殖装备智能化、无人值守化发展,解决离岸养殖装备自主供能以及安全防护问题,针对所提出的Savonius型（S型）桨叶捕能消波式浮式防波堤,建立二维波浪数值水池,搭建物理水槽试验系统和海试系统,通过仿真和试验研究系统在不同结构参数下的水动力学特性,分析探究相对间距、相对入水深度、波陡对系统捕能消波性能的影响. 研究结果表明：该防波堤系统能同时进行捕能和消波,其捕能性能随着波陡的增加而增加,在周期1.6 s时捕能效果最好;消波性能随相对间距的增加而变好,透射系数为0.2~0.8,消波效果显著. 系统捕能与消波性能存在相互影响,多数情况下两者不能同时达到最佳. 海试运行测试验证了该型防波堤的捕能消波效果.     

不同浪向下LNGC旁靠FLNG作业时水动力干扰分析

液化天然气运输船(LNGC)旁靠浮式液化天然气生产系统(FLNG)卸载作业时,两船体之间会产生明显的相互水动力干扰。由于单点系泊的风标效应,目前大多数研究针对迎浪条件下水动力分析.在实际环境中,斜浪对两船运动的影响不可忽视.为此,利用理论分析和模型试验相结合,基于三维势流理论和在两船间自由液面添加人工阻尼的方法,对迎浪和斜浪条件下间隙水体的共振现象和两船的一阶水动力性能进行研究.并采用中场法计算两船的二阶水动力参数,揭示浪向对FLNG和LNGC平均漂移力的影响.结果表明:浪向的变化在一定角度范围内不影响自由面阻尼的取值,但是对间隙水体的共振模态和幅值有影响.浪向的改变影响两船间的遮蔽效应,使得FLNG对LNGC在斜浪下的运动响应产生显著的抑制作用.同时,不同浪向下两船平均漂移力的主要成分也发生变化.     

抽水和建筑荷载双重作用下的地面沉降模型

依据含水层质量守恒原理,推导了非固结地层在建筑荷载作用下的地面沉降机理模型,并将其与Jacob 假定下抽水引起的地面沉降弹性模型相比较,结果发现两种模型的机理表达式完全一致,仅区别于水动力原因 或实质的不同。在同一坐标系中,根据线性叠加原理,抽水沉降漏斗和荷载沉降漏斗可能都落在地下水位降落 漏斗内。假定两者为相互独立事件,给出了抽水和建筑荷载双重作用下的地面沉降模型,表明其如果以水位降 深为制约因子,则可以对水动力实质完全不同的两种沉降过程进行线性叠加计算。     

Analysis of silt behavior induced by water waves

Based on the weak non-elastic porous model, the expressions of pore pressure, effective stress and displacements of soil skeletal frame and pore water have been deduced for a finite depth seabed. The distributions of several physical parameters have been analyzed for three kinds of marine sediment, including pore pressure, effective stress, stress angle, displacement of skeletal frame and pore fluid, and the variations of elastic waves with wave period. According to the experimental results, the resonant phenomena in the silt bed and the mechanism underlying such events have been discussed. It is proposed that the existence of a stiff soil layer inside the silt bed is a necessary condition for resonance to occur, and the possible location of resonance can be forecasted.