基于分形理论的混凝土动力拉伸过程定量研究

为了从细观层面上定量研究混凝土动荷载作用下的破坏过程,以正弦波动力荷载作用下的混凝土 CT 试验为基础,编制了基于差分盒维数理论的分形维数计算程序,分别研究了混凝土试样三个断面大统计区域和感兴趣区域上的分形维数随加载过程的变化过程,通过分析混凝土试样在加载过程中分维数的变化规律,探讨了分维数变化与损伤裂纹演化过程的关系。结果表明: 正弦波动力拉伸荷载作用时混凝土试样中一般有多条裂纹同时萌生,但当主裂纹形成后,次生裂纹会闭合,主裂纹会抑制次裂纹的发展,且裂纹大致与拉荷载方向垂直,破坏形式属于脆性断裂,损伤裂纹表面平整,裂纹沿材料强度较弱的区域发展; 混凝土试样各断面分形特征明显,分形维数能较好地描述混凝土损伤裂纹的演化规律,可作为研究混凝土裂纹演化的定量参数; 感兴趣区域分维数的变化更明显,更有利于描述混凝土受力破坏时内部的应力集中、应变局部化和损伤裂纹的演化规律。     

基于分形理论的混凝土动力拉伸过程定量研究

为了从细观层面上定量研究混凝土动荷载作用下的破坏过程,以正弦波动力荷载作用下的混凝土CT试验为基础,编制了基于差分盒维数理论的分形维数计算程序,分别研究了混凝土试样三个断面大统计区域和感兴趣区域上的分形维数随加载过程的变化过程,通过分析混凝土试样在加载过程中分维数的变化规律,探讨了分维数变化与损伤裂纹演化过程的关系。结果表明:正弦波动力拉伸荷载作用时混凝土试样中一般有多条裂纹同时萌生,但当主裂纹形成后,次生裂纹会闭合,主裂纹会抑制次裂纹的发展,且裂纹大致与拉荷载方向垂直,破坏形式属于脆性断裂,损伤裂纹表面平整,裂纹沿材料强度较弱的区域发展;混凝土试样各断面分形特征明显,分形维数能较好地描述混凝土损伤裂纹的演化规律,可作为研究混凝土裂纹演化的定量参数;感兴趣区域分维数的变化更明显,更有利于描述混凝土受力破坏时内部的应力集中、应变局部化和损伤裂纹的演化规律。     

基于分形理论的海龙水文站日月径流过程分析

依据分形盒维数测定的原理和方法,计算了海龙水文站四个典型年径流过程盒维数,并对日径流和月径流变化特征进行了比较和分析。结果表明:不同年份的径流过程具有明显的分形特征,盒维数介于1到1.020之间,总体变化不大;多年分维值存在非常显著的自相似性。     

层状土入渗试验中指流发育的分形特征及入渗规律

土质结构差异较大的层状土入渗过程中易出现指流.为了了解层状土下层介质对指流发生发育的影响,以三种不同粒径的石英砂为下层介质和以砂壤土为上层介质进行了室内积水入渗的染色示踪试验.结果表明,下层介质粒径越大越易出现指流,且指流行进速度越快.指流发生后,入渗过程趋向于稳定,且下层土壤粒径越大,稳定入渗率与累积入渗量越小.采用湿润面积和湿润比描述指流发育的宏观特性,发现湿润面积和平均湿润比都随时间而增大,表明湿润锋趋于均匀.为定量研究层状土入渗中指流发育的分形特征,采用像素点覆盖法编制了计算染色示踪试验中分形维数发育的Matlab程序,对程序进行了验证并计算了四组试验指流发育的计盒维数.结果表明指流分布具有明显的分形特征,下层介质粒径越大计盒维数越小,且计盒维数随时间而增大.     

再生透水混凝土基本性能与孔隙特征的研究

以水灰比0. 3、再生骨料粒径9. 5～19. 5 mm制备再生透水混凝土,研究了不同设计孔隙率(16%、18%、20%、22%、24%、26%)下再生透水混凝土实测孔隙率、抗压强度、透水系数变化规律;在此基础上,对试块进行切片、拍照、灰度化处理,基于Image法对平面孔隙分布进行提取、计算,从细观层面上分析了平面孔隙率、孔个数、等效孔径、分形维数对再生透水混凝土宏观性能的影响。结果表明,孔个数、等效孔径是影响抗压强度与透水系数的重要因素。此外,通过拟合发现,平面孔隙率、平面分形维数与抗压强度呈线性负相关,平面孔隙率与平面分形维数呈线性正相关,说明随着设计孔隙率的增加,再生透水混凝土内部孔隙结构越来越复杂。     

基于立体像对提取DEM的水系分布特征与分形研究——以辽宁省丹东市为例

利用ArcGIS软件和ENVI软件从资源3号遥感卫星中提取DEM。在此基础上,引入分形理论,采用计盒维数法,对丹东市的水系分形维数值进行计算,计算结果得出丹东市水系分形维数为1.1107,水系结构较为简单。天然的水系演变研究具有一定的规律性,可以为有关部门开展丹东市水系建设提供理论支持,为了解水系分布自然规律和人类在生产活动时对水系结构和连通性的影响提供理论支持。     

特高混凝土面板堆石坝排水体局部缺陷排水量影响研究

针对我国在建的某特高混凝土面板堆石坝,研究其长期服役过程中排水体发生局部变形、淤堵等缺陷对排水能力的影响。研究结果表明:水平排水体局部沉降变形高度、淤堵范围与排水量呈负相关关系,且局部沉降高度小于排水体厚度时,对坝体浸润线和排水体排水量影响较小;水平排水体局部淤堵时,由于阻渗作用,在排水体淤堵断面前坝体浸润线高度明显升高;当存在局部缺陷时,排水体缺陷部位的渗透系数与排水量呈幂函数曲线关系,获取的规律关系及拟合公式,可为初步评估特高面板堆石坝排水体运行情况提供借鉴参考。     

基于SEM图像处理的天然硅藻土分形特征分析

为探讨天然沉积硅藻土的微观结构及变形机制,对硅藻土样进行了SEM电镜扫描、压汞试验和高压三轴试验。采用图像分割原理及最佳阈值法分析了天然沉积硅藻土在不同固结压力下的分形特征和孔隙结构特征参数,探讨了硅藻土分形维数和各向等压固结压力之间的关系。结果表明,硅藻土体多孔隙,具有很强的结构性。土中孔隙孔径大多在0.1~1.0 μm之间。在固结压力达到屈服压力后,孔径大于1 μm的较大孔隙随固结压力的增加而减少,硅藻颗粒破坏,孔隙结构坍塌。获取了灰度阈值及二值化后的SEM图像。得到天然沉积硅藻土在不同固结压力下的分形盒子数和盒维数。结果还表明分形盒维数随固结压力增加而增加,天然沉积硅藻土在固结压力下的微观结构性及孔隙分布可通过分形盒维数来反映。     

透水模板布在拆建工程中的应用研究

通过在沭新闸拆建工程中使用透水模板布工艺的应用，介绍透水模板布施工工序，重点分析透水模板布对混凝土强度的影响，提出采用通过在传统模板上覆盖一层模板布施工的方法，开展水工建筑混凝土强度稳固性、耐久性、密实性等方面测试，得出使用透水模板布后能有效地提高混凝土表面强度，还能对改善混凝土表观质量起到明显效果，可作为提高混凝土结构耐久性的施工附加措施。     

基于AutoCAD日径流过程的分维计算和分析

 依据分形盒维数测定的原理和方法,提出了应用AutoCAD软件实现分形盒维数的简便计算方法,测定马莲河流域不同水文站的日径流过程盒维数,并对其变化特征进行了比较和综合分析,以揭示不同水文站之间分形特征的差异。结果表明：应用AutoCAD方法做日径流过程的分维计算的方法快速、准确,值得推广;马莲河流域的4个水文站的日径流过程都具有明显的分形特征,分形维数介于1～1.39之间,总体变化不大;对同一个水文站来说,不同年份的日径流过程分维值年际变化不大,存在显著的自相似性;对于同一个流域不同的水文站来说,干流的日径流过程分维值要明显大于支流的分维值,下游要大于上游,4个水文站分维值年际变化趋势基本保持一致。     

基于数字图像处理的平原城镇河网分形特征研究

城镇河网分形特征反映了城镇水系分布密集度、城镇河网水面率与水系连通程度,对预测城镇水文趋势、旱涝抵御能力、水系及地貌演变等具有指导意义。本文以苏州吴江桃源镇河网为研究对象,基于数字图像处理技术,采用盒计数法和Sandbox法对桃源镇河网的分形特征进行定量分析。结果表明:盒计数法和Sandbox法均较好地揭示了该地区河网分形特性,分维值分别为1.4085和1.7442。盒计数法12个标度下的栅格边长和非空盒数关系曲线呈外凸状,揭示了该地区分形规律随标度减小而减弱的特征;以5个随机点和形心为控制点,采用Sandbox法对河网骨架分形进行计算,揭示了不同点控制区域分形维数的差异性。Sandbox法分维较盒计数法精确,原因为盒计数法受到最小标度、分形体不规则性和边界效应的影响,因此可采用盒计数法的定性判别与Sandbox法的定量计算对城镇河网分维综合评价。桃源镇河网分形特征说明了该区域地貌平缓且土地被河网分割严重,其河网分维受制于河道离散、土地破碎与城镇化发展的矛盾。     

透水模板布在南水北调配套工程 团城湖调节池工程中的应用

在南水北调配套工程团城湖调节池工程护坡混凝土挡墙二期施工中使用透水模板布,总结了模板布的使用方法,并对其使用效果进行了探讨,透水模板布应用后提高了混凝土的强度、耐久性及外观质量。同时着重介绍了由于施工不当造成的质量通病及应对措施,为同类工程施工提供借鉴。     

给水管网的分形特征研究

在研究给水管网分形维数的基础上,结合我国不同地区的给水管网分析了给水管网的分形规律.从功能、结构和自相似性三方面,同自然界中广泛存在的具有分形特征的物质流输送系统进行比较,阐述了给水管网的分形特征.并基于盒计数法提出了给水管网分形维数的计算方法,计算了实例管网的分形维数.计算结果表明给水管网是分形体,具有分形特征.同时,分析了影响给水管网分形维数的因素并构建了给水管网分形维数的计算方程.     

长江三峡库岸几何形态的分形分维研究

利用数盒子法分段计算三峡大坝蓄水前(水位线高程约65 m)和一期蓄水后(坝前水位135 m)两个时期长江干流左右岸库岸线的分维值,并将其计算结果进行对比,以研究长江三峡库岸分维值与地质环境的关系。分析这两个时期库岸的分维值及其差值,发现峡谷区均小于宽谷区,研究表明这受库岸的地层岩性、构造、地质灾害及人类工程活动的控制或影响:①峡谷区为坚硬难风化的碳酸盐岩,而宽谷区为软硬相间易风化的碎屑岩,水流对不同软硬度岩石的侧向侵蚀差异导致库岸形态的弯曲程度不同;②峡谷区为背斜而碎屑岩区为向斜,水流切割地层的方式不同影响库岸的几何形态;③地质灾害的发生及人类工程活动影响库岸几何形态的自然发展。     

基于分形理论的汉江中下游流域径流特性分析

为了从整体上全面、科学地描述汉江中下游流域径流特性,根据中下游主要干、支流水文站的年、月径流数据,通过 ArcGIS 工作平台计算分析了各站年、 月径流分维数,并基于分形理论研究了径流过程线的形态特征。结果表明：月径流过程线可看作是一种分形,其变化的复杂程度可用分维数表征,径流调节能力较强的大流域分维数小于小流域。由于水库调蓄作用,丹江口水库建成后分维数小于建库前。相距较近的流域所处 气候、下垫面条件相同,其分维一致性较好。     

铝塑板在深溪沟水电站厂房坝段尾水扩散段的应用

深溪沟水电站厂房坝段尾水扩散段两边墩内弧线由圆变方渐变成形。为保证混凝土表面光滑美观,传统的施工工艺是在模板上贴一层铁皮,并用铁钉固定,这样会出现铁钉印子,而且铁皮容易鼓包。在深溪沟水电站工程施工中是在木模板上贴一层铝塑板,采用万能胶固定,操作简便,经济性也好,质量也易保证。     

透水模板浇筑混凝土拌合物水胶比试验分析

为研究透水模板降低混凝土拌合物水胶比的程度,对试验浇筑的混凝土拌合物试件采用微波法测定排水过程结束时由表及里的水胶比变化。试验结果表明:透水模板浇筑混凝土拌合物表层水胶比可降低40%～50%,水胶比减少最明显的区域位于试件浅表层15mm范围内;由于浅层形成滤饼,阻碍了更深部位混凝土渗透排水,故随距离表层深度的增加,水胶比变化变小。研究发现不同透水模板布对混凝土拌合物水胶比的改善效果存在差异;粉煤灰与减水剂掺量对透水模板使用效果也有一定影响。     

集水面积阈值确定方法在嘉陵江流域的比较应用

为探讨集水面积阈值确定方法用于不同流域面积、不同地形地貌特征流域的差异性和适用性,将河网密度法、适度指数法和分形维数法3种常用的集水面积阈值确定方法应用于嘉陵江流域。结果表明:河网密度法方法简单,对下垫面分布均匀、地形起伏度较大的地区模拟效果更好;适度指数法对地形起伏度较大的区域模拟效果较好,计算结果受缓冲半径的影响;分形维数法模拟效果不稳定,不适用于面积和地形起伏度较大且河道多弯曲的流域。研究结果可为嘉陵江流域水系提取时阈值的选取提供依据。     

堵塞对湿地内水流流态及污水处理效果的影响

通过在污水中加入氯化钠示踪剂,研究人工湿地及其对照系统内水力停留时间的分布(HRTD),探讨潜流人工湿地和垂直流人工湿地中植物在堵塞前后对水流流态的影响,探讨堵塞对上述两种人工湿地水流流态的影响。结果表明:对于潜流人工湿地(SFCW),堵塞前湿地植物缩短了水力停留时间(HRT),堵塞后延长了HRT;对于垂直流人工湿地(VFCW),堵塞前湿地植物对水流流态无明显影响,堵塞后延长了湿地内的HRT。堵塞对湿地内水流流态影响明显,潜流和垂直流湿地由于堵塞其HRT分别延长了12.3%,22.6%。堵塞后湿地对污水的净化能力都要强于堵塞前,但是湿地的污水处理量减小,堵塞严重时湿地丧失其污水净化功能。