箱形渗透试验仪中宽级配砂砾石渗流变形试验

为了解管涌现象形成和发展过程中土颗粒的移动规律,采用箱型渗透变形试验仪对不同级配的砂砾石进行了试验研究,并描述了渗透破坏过程。考虑固体介质的性质及特点,使用先进压力传感器记录试验中管涌过程,研究了宽级配砂砾石在渗流过程中的性质和特点。该试验为砂砾石的管涌破坏类型分类(发展型和非发展型)提供了合理的理论支持。     

堤基管涌侵蚀破坏过程的无单元法模拟

针对堤基管涌侵蚀破坏过程的复杂渗流场模拟问题,采用无单元Galerkin法数值模拟研究管涌动态发展过程及机理,介绍了管涌区域破坏的判别方法、管涌尖端附近节点加密方法等,并结合砂槽模型试验和有限元模拟结果对无单元法的计算结果进行了验证与分析。结果表明,采用无单元法计算得到的管涌渗流场和有限元计算结果基本吻合,且管涌发展过程和模型试验结论较为一致;获得了管涌侵蚀破坏过程中管涌通道尖端水平渗透比降的变化规律,弥补了砂槽模型试验的不足。     

堤基管涌破坏过程中的声发射信号特性研究

通过自行设计砂槽模型,开展了堤基管涌连续破坏的室内试验,研究了堤基管涌连续破坏过程中的声发射信号特性。通过对比分析管涌连续破坏过程中测压管水头的变化与声发射特性参数,发现管涌连续破坏过程中有明显的破坏阶段性,可分为未发生管涌、管涌发生初期、管涌发生后期3个阶段。通过分析管涌连续破坏各个阶段声发射信号的波形,发现堤基管涌连续破坏过程的声发射信号多为突发型信号。利用二进离散小波包对声发射信号进行频谱分析,发现管涌连续破坏各个阶段的声发射信号主频主要集中在[0 62.5]kHz频带,管涌发生初期和管涌发生后期的声发射信号主频范围为20~30kHz,未发生管涌阶段则主频偏小为2~7kHz。     

某多层结构堤基土体渗透变形机理模拟研究

针对某多层结构堤基渗透稳定性问题,采用基于离散元理论的颗粒流方法,建立堤基概化颗粒模型并进行渗流模拟,研究多层结构堤基渗透变形发展过程及颗粒流失量、孔隙率等参数的变化规律。结果表明,对于上覆粘土,下部为级配不良中砂和级配不良细砾的土层结构,发生渗透破坏时土体颗粒流失主要发生在中砂层,渗漏通道表现为由渗流出口逐渐向上游发展,由于流失量持续增大,造成该土层逐渐被掏空并导致上覆粘土层塌陷破坏;细砾石层颗粒流失量较小且趋于稳定,不会演变为管涌破坏。     

土坝渐溃过程分析

大坝失事会导致使人类生命财产遭受毁灭性损失的大灾害.这种现象是时依的、多相的(水～土相互作用)和非均质的(不同材料、不同密实度的土壤,等等).土坝失事期间所涉及的过程是动态的且很复杂.尽管人们已认识到失事的主要方式是管涌或漫顶,但对初始溃口的位置和尺寸却知之甚少.溃口形成到最终大坝失事的过程涉及了水力学、水动力学、水文学、泥沙输移力学和土力学各方面的问题.溃坝形成的骤发洪水的形状、量级和时间的预报, 对防洪疏散计划和水库安全运用都很重要.一旦形成初始溃口,泄水将冲蚀溃口直至库水放空或溃口阻碍侵蚀发展.20年来,应     

土体渗透变形及渗透破坏过程中分形特征初探

根据天然土体及室内配制土样颗粒分析、干密度、渗透、渗透变形试验结果,基于土体分形理论计算了土体质量分维数,土体孔隙度、不均匀系数、中值粒径、干密度、渗透系数与分维数关系密切。当分维数较大时,表示小于某粒径颗粒累积含量较少,颗分曲线越平缓,土体有粗化现象,不均匀系数及中值粒径都在增大,孔隙度减小,干密度增大。利用土体分维数可判断出土体渗透破坏形式（如管涌、流土）,土体发生渗透破坏后分维数减小,渗透破坏过程中分维数逐渐减小,并随流失颗粒粒径的增大而加速减小。     

凝并作用下火灾烟颗粒粒径分布及变化

预测火灾烟颗粒粒径分布特征参数的动态变化可实现探测系统对环境参数响应的动态模拟.顶棚烟气输运中,烟颗粒的布朗凝并是改变粒径分布的主要过程,应用矩方法求解布朗凝并作用下对数正态颗粒粒径分布的烟颗粒非线性凝并方程,得到随燃烧变化的凝并速率下粒径分布特征参数随时间的计算结果.正庚烷试验火烟颗粒分布的计算预测值与实验测量值相近,结果表明,在烟雾浓度快速上升阶段,烟颗粒凝并造成颗粒浓度损失不明显,几何平均粒径变化很小,而燃烧基本结束后,烟颗粒数密度衰减很快.     

溃坝洪水模拟中泥沙因素的影响

鉴于在溃坝洪水模拟中较少考虑泥沙因素的影响,采用欧拉模型即双流体模型模拟了溃坝洪水中的悬移质泥沙颗粒,通过对比来流为清水、含悬移质泥沙的水沙流两种情况下壁面剪切力,证实了悬移质泥沙可增强水流剪切作用、加速溃坝过程,并分析了淹没区障碍物对悬移质泥沙的影响,给出了溃口发展过程和下游河道泥沙淤积状况。所有模拟结果均符合实际溃坝规律,可为溃坝洪水精确模拟和灾害性分析提供参考。     

散粒土管涌临界水力梯度的研究

针对传统管涌判别方法的局限性问题,通过对渗流场中土体孔隙通道内的可动颗粒进行力的平衡分析,得到管涌发生的临界水力梯度表达式。在进行颗粒受力分析时,根据流体力学中相对运动原理,通过静水中运动物体之间的相互作用力,进而推求出受周围颗粒影响的水流拖曳力大小。该判别方法除了考虑周围颗粒对起动颗粒水流拖曳力的影响,同时还考虑了颗粒半径、孔隙率、土体组成、土颗粒所处的位置及孔隙水流方向等各方面因素的影响,最后比较该方法计算的理论值与既有管涌试验结果,两者吻合度较好。研究成果可为散粒土管涌临界水力梯度的确定提供理论依据。     

双安全系数动态局部强度折减法在边坡稳定分析中的应用

针对传统的强度折减法未考虑到边坡破坏过程中粘聚力和内摩擦角衰减速度的差异及边坡所有单元的强度参数均折减的问题,对边坡材料强度参数粘聚力和内摩擦角分别采用不同的折减系数,并根据屈服接近度判别标准,逐步调整折减区域,提出了边坡稳定分析的双安全系数动态局部强度折减法。实例应用结果表明,该方法能够较好地反映边坡破坏过程中粘聚力和内摩擦角衰减速度的差别,可模拟边坡失稳演变过程,得到的安全系数一般小于传统强度折减法和动态局部强度折减法。