静止液态甲烷饱和单液滴蒸发量与蒸发时间

为研究LNG液舱预冷的过程和特性,利用计算机编程技术,建立静止饱和单液滴在同种蒸气中蒸发模型,并对液态甲烷液滴在不同温差下蒸发数据进行研究,得出结论如下:液滴表面蒸气速度随液滴半径的减小而增大,随环境与液滴中心的温差的增大而增大,液滴蒸发速率随液滴半径和温差增大而增大。初始半径越大,温差对完全蒸发时间影响越大,当温差超过100 K时,温差的影响减弱。初始半径对相对蒸发率和绝对蒸发量的影响不同,初始半径越小,绝对蒸发量越小,相对蒸发率越大。     

考虑蒸发影响的非饱和土坡渗流分析

运用分形模型理论预测了粘土、粉土与砂土的土-水特征曲线与导水系数曲线。讨论了大气降雨-蒸发作用对非饱和渗流场的变化规律。在大气蒸发作用下,粘土边坡表层土体的负孔压逐渐增大。随着降雨入渗,粘土边坡坡脚处的土体首先达到饱和状态,并出现正孔隙水压。在降雨过程中,粉土边坡与砂土边坡的坡脚处,难以形成正孔隙水压。粘土边坡的实际降雨入渗量较小,且与土体的初始含水量、降雨类型、土体的导水系数等因素有关。非饱和土的实际蒸发量不等于其饱和状态时的土体蒸发能力。当土体达到饱和状态时,两值相等。实际蒸发量与潜在蒸发量的比值是土体表层基质吸力的函数。     

简单屋顶绿化降雨产流时间研究

通过室内模拟人工降雨试验,研究了降雨强度、叶面积指数、基质厚度、初始含水率对简单屋顶绿化延迟产流时间的影响。试验结果表明,对于简单屋顶绿化,其延迟产流时间主要受降雨强度和叶面积指数的影响:随着降雨强度的增加,延迟产流时间逐渐缩短;随着叶面积指数的增大,延迟产流时间逐渐增长。试验中还发现草炭含量的增加能增强基材的持水性能,而煤渣含量的增加会削弱基材的持水性,陶粒含量过多不利于植物生长。最后,利用多元线性回归分析得到了关于延迟产流时间的计算模型,其对于预测简单屋顶绿化产流时间具有较好的参考价值。     

非饱和砂土坡面降雨非正交入渗试验与数值模拟研究

传统降雨入渗分析仅以降雨强度在坡面上的正交分量作为边界条件,不符合实际降雨非正交入渗规律。为了研究非饱和砂土的非正交入渗规律性,采用自行研制的室内降雨试验装置对非饱和砂土坡面进行了一系列不同降雨强度、坡角和孔隙比的降雨入渗试验,并对应地进行了正交入渗条件下的数值模拟。测量了入渗率、出渗速率及砂土储水增量随时间变化的关系曲线,分析了雨强、坡角和孔隙比对试验结果的影响。试验结果显示各试验中均无坡面径流现象,与正交入渗边界理论差异显著。通过分析非饱和砂土在传统坡面降雨正交入渗边界条件下的入渗率、出渗速率及砂土储水增量等数值模拟结果与对应的降雨入渗试验结果的差异,证明按正交入渗边界理论计算得到的砂土坡面土体含水率、入渗能力及坡面边界条件转化的判别机制均与实际情况不符。     

防渗U型生物滞留系统水文效应研究

在重庆文理学院构建了防渗U型生物滞留系统,并以屋面径流为进水,在2016年—2017年间监测了其水文效应。研究表明,该系统对径流总量和径流峰值流量均具有良好的削减效果,并显著滞后峰值流量出现时间、延长降雨径流释放时间,峰值流量比(R_p)、进出水体积比(R_v)、峰值延迟时间比(R_t)、径流相对持续时间比(R_d)分别为0.19±0.09、0.58±0.14、1.83±1.57、2.75±2.81。系统不产流概率仅为4%,对不产流降雨事件的拟合统计发现,系统可以截留0.34 mm及以下或者降雨强度在0.054 mm/h以下的降雨而不产流。     

海绵城市建设中土水特征曲线对产流的影响

土壤土水特征曲线是海绵城市建设中源头控制阶段的重要参数,是降雨入渗及产流研究的理论基础。针对海绵城市试点庄河市建设的实际情况,对当地3类土壤进行土水特征曲线测定,拟合计算得到土壤基质吸力、非饱和导水系数方程,结合Green-Ampt改进模型计算各类土壤所处区域在不同降雨强度下的雨水入渗及产流情况。结果表明:土壤入渗能力总体呈现为人工回填土裸露坡地土耕种土,人工回填土的入渗率是其他土壤的1. 1～4. 4倍。在降雨强度为大暴雨等级时,人工回填土的延迟产流时间是其他土壤的1. 9～5. 8倍;在特大暴雨时,3类土壤短时间内均会产生超渗产流,此时在延缓洪峰时间、控制洪峰流量上没有明显作用。     

简单屋顶绿化的滞蓄特性

设计了模拟降雨与数据采集系统,研究了短时强降雨下简单屋顶绿化基质（配比：陶粒57．0％、草炭41．5％、保水剂1．5％）的降雨产流过程,基于37次模拟降雨实验,归纳了降雨产流的一般过程、规律和特性,分析了降雨强度、基质厚度和基质初始含水率对简单屋顶绿化滞流蓄水特性的影响。结果表明：基质厚度和基质初始含水率对简单屋顶绿化的蓄水特性有显著影响,基质初始含水率越低、基质厚度越厚时蓄水特性越佳。建立了产流时间数学模型,简单屋顶绿化降雨产流时间与降雨强度呈负相关,同时也受初始含水量和基质厚度影响。随着干湿循环次数增加,基质的厚度总体呈现下降趋势,储水性能逐渐下降,延迟产流时间逐渐缩短。     

热氧老化和应力耦合作用对SBS改性沥青防水卷材性能的影响研究

按照保温上人防水屋面设计，对防水构造做法中3 mm+4 mm双层SBS改性沥青防水卷材上的恒定载荷进行模拟配重，制作双层防水卷材与混凝土板的复合构件，研究了热氧老化和应力耦合作用对其低温柔性和剥离强度的影响。结果表明：双层防水卷材的低温极限随老化时间的延长而升高；卷材与混凝土板的剥离强度随老化时间的延长大致呈先提高后降低的趋势；卷材与卷材之间的粘结强度高于卷材与混凝土板的粘结强度。     

降雨条件下一维土柱垂直入渗模型试验研究及其渗透系数求解

 为研究降雨条件下一维土柱的入渗规律及求解非饱和土体的渗透系数,开发一套模拟降雨条件下一维土柱垂直入渗模型试验装置,对非饱和重塑黄土土柱做了4组不同降雨强度下的一维垂直入渗试验,得到不同降雨强度下垂直土柱的入渗率时程曲线、浸润峰深度时程曲线及监测点体积含水率的变化规律;提出计算非饱和土体渗透系数的新方法,并结合试验结果,得到试验土样非饱和渗透系数与基质吸力的关系曲线。结果表明：(1) 降雨强度对垂直土柱的入渗影响较大,当降雨强度小于土柱最小入渗能力时,入渗率等于降雨强度;当降雨强度大于土柱最小入渗能力时,入渗率时程曲线呈无压入渗、有压入渗和饱和入渗3阶段变化。(2) 不同降雨强度下,土柱出现积水点和饱和点的历时不同,降雨强度越大出现积水点和饱和点的时间越短,有压入渗阶段越长。(3) 在同一降雨强度下,监测点距土柱上表面越远,其体积含水率时程曲线越密集;而同一监测点,降雨强度越大,其体积含水率时程曲线越稀疏。(4) 非饱和重塑黄土渗透系数随基质吸力的增大而减小,且渗透系数的对数与基质吸力呈线性变化。     

卷材屋面湿铺法施工

卷材屋面湿铺法施工是在屋面找平层作完24小时后就打底铺毡的一种施工方法。过去的卷材屋面施工,需要等待基层干燥后才能进行,延长了施工工期,同时容易起鼓起泡,影响工程质量。湿铺法施工清除了因水份蒸发使卷材层起鼓起泡的问题。     

考虑降雨入渗的隧道变形及支护受力数值分析

隧道施工过程中,降雨入渗对隧道围岩变形及支护受力特性的影响较为显著。本文利用有限差分软件FLAC3D建立隧道数值分析模型,通过内置FISH语言将节点饱和度变量转化为单元变量,将基质吸力和土体强度参数随含水率变化关系嵌入数值模型中,实现了隧道围岩由于降雨入渗产生非饱和渗流过程的数值模拟。对不同降雨强度下土体含水率、基质吸力、隧道变形及初期支护受力随降雨历时的变化规律进行了分析。结果表明:随降雨历时增加,浸润锋线向隧道拱顶发展,此时拱顶沉降及初支衬砌受力均显著增大。当降雨强度较小时,隧道变形和支护受力随降雨强度增加变化明显;当降雨强度增大到土体饱和渗透系数后,隧道变形和支护受力随降雨强度变化较小并逐渐趋于稳定。     

毛细阻滞覆盖层储水能力和击穿时间试验研究

毛细阻滞覆盖层目前在干旱、半干旱地区应用较成熟,但缺乏在湿润地区服役性能和设计准则的研究。为了明确毛细阻滞覆盖层在连续降雨作用下的服役性能,通过土柱降雨入渗试验,研究毛细阻滞覆盖层储水能力和击穿时间与降雨强度、细粒土层厚度和初始含水率的关系。试验结果表明：(1)降低细粒土层初始含水率、提高细粒土层厚度均有助于提升储水能力;(2)在试验厚度及含水率范围内,击穿时间随细粒土层初始含水率的降低和厚度的提高而线性增加,与降雨强度呈幂函数负相关关系,在饱和渗透系数附近,击穿时间随降雨强度的增长由迅速降低变为缓慢降低;(3)极端连续降雨条件下,毛细阻滞覆盖层的入渗速率首先由降雨强度控制,最终趋于饱和渗透系数,该过程可用等效入渗速率描述,降雨强度、初始含水率对等效入渗速率具有显著影响。基于试验结果,提出了毛细阻滞覆盖层的实用储水能力模型,推导了击穿时间的半经验–半理论计算模型,储水能力和击穿时间模型计算结果均与试验结果吻合,可作为毛细阻滞覆盖层在连续降雨条件下的设计依据。研究结果可为毛细阻滞覆盖层在湿润地区和极端降雨情况下的设计和维护提供参考。     

不同气候条件下红黏土边坡稳定性分析

以红黏土边坡为研究对象,通过GeoStudio软件中的VADOSE/W和SEEP/W模块对其在不同气候条件作用下的渗流和边坡稳定性进行了计算。分析了不同降雨强度、不同蒸发强度、不同持时及循环作用对边坡稳定性的影响。结果表明,降雨、蒸发均是影响边坡稳定性的重要因素。当降雨强度小于土体渗透系数时,边坡安全系数随着降雨强度的增大而减小;边坡安全系数随着土体蒸发量的增大而增大;当边坡经干湿循环作用后,其安全系数呈现出降低的趋势。     

降雨入渗条件下抗滑桩加固边坡稳定性分析

采用有限差分软件FLAC~(3D)内置FISH语言编制相关程序,将边坡非饱和区渗透系数和基质吸力随饱和度的变化关系嵌入到数值计算中,实现了降雨入渗条件下边坡非饱和渗流过程的模拟,结合基于Fredlund双应力状态变量理论的强度折减法,进一步实现了非饱和边坡的稳定性分析。基于某典型抗滑桩加固边坡算例建立数值计算模型,研究了降雨入渗对边坡孔隙水压力分布及边坡稳定性的影响,并对降雨强度、基质吸力及桩顶约束形式对边坡稳定性的影响进行了参数分析。研究结果表明:降雨入渗条件下,随降雨历时增加,湿润锋线不断向坡体内部推进,基质吸力明显减小,边坡安全系数显著降低;边坡安全系数随降雨强度增大而减小,当降雨强度超过土体饱和渗透系数后,边坡安全系数随降雨强度变化不大,并趋于稳定;基质吸力对边坡稳定影响显著,考虑基质吸力时边坡安全系数明显提高;在桩顶设置预应力锚索可使桩身位移明显减小,边坡安全系数提高。     

上海梅雨期佛甲草轻薄屋顶绿化的滞蓄效果监测评估

【目的】针对适于上海地区存量建筑推广使用的8 cm基质佛甲草屋顶绿化产品，评估其在梅雨期的滞蓄实效。【方法】构建平、坡屋面组试验装置，实测佛甲草模块在梅雨期自然降水环境和当地典型平、坡屋面条件下的滞蓄能力，比较梅雨全期及单次降雨事件下平、坡屋面组的滞蓄差异。【结果】发现平、坡屋面组试验模块对梅雨全期的平均滞蓄率分别可达到38.9%和30.6%，期间单次降雨的滞蓄率差异较大，除连绵降雨过程中的大、暴雨外，均可在降低径流峰值、减少径流总量和延缓产流上发挥较为理想的作用。【结论】在上海及长江中下游梅雨地区，对新建或既有建筑，尤其是平屋顶建筑推广建设拓展型屋顶绿化，是有效的节地型海绵措施。     

强降雨条件下高陡填方雪道路基稳定性分析

为研究降雨入渗对路基稳定的影响规律,以涞源县冬奥会高陡滑雪赛道跳台路基为工程背景,考虑雪道路基填料的级配和降雨强度等因素,建立有限元模型,分析强降雨条件下高陡填方路基的稳定性,并通过离心试验结果验证数值模拟结果的合理性。结果表明:降雨入渗会导致路基位移增大,最大位移量为22.401 cm,孔压由负变正且相对孔压最大值为85 kPa; 随着路基填料级配趋于良好,路基顶面的位移和相对孔压逐渐减小; 随着降雨时间的增加,路基顶面的位移和相对孔压不断减小,位移由22.401 cm减少至12.35 cm,相对孔压由85 kPa减少至37 kPa,路基安全系数下降至1.2; 在降雨强度和时长相同的条件下,填土级配对路基稳定性的影响较大; 降雨强度存在临界值,一旦超过该临界值(150 mm?d^-1),路基位移迅速增大,孔压急速变化,路基失稳时间缩短且破坏程度加剧; 降雨入渗引起的路基滑动破坏往往是浅层滑动,可通过加强路基坡面的防护和排水,减小降雨对路基浅层土体的影响,提高路基的稳定性。     

低矮建筑风致局部瞬毁诱发次生灾害机理研究

基于缩尺比为1∶40低矮建筑在不同地貌条件下的风洞试验,研究因易损区局部风致破坏进而诱发低矮建筑屋面整体风毁的风载特性,分析屋面瞬间开孔所致瞬态峰值内压过冲效应,研究稳态阶段的内压分布特征及净风压极值分布规律。结果表明：建筑上游风场湍流度越大,屋面局部瞬间破坏所致过冲效应越明显;地貌对屋面迎风角部瞬间破坏所致过冲较分布区域的影响显著;屋面不同的区域开孔所致内压分布均匀,但内压值随风场湍流度增大呈增大趋势。风致建筑破坏所致内压系数试验值比我国现行荷载规范中建议取值大;屋面局部瞬毁进而诱发再次破坏主要分布在已损孔洞边缘及山墙部分。     

膨胀土边坡渗流数值模拟及稳定性分析

采用有限元软件(Seep/W和Slope/W)开展一系列瞬态渗流和极限平衡分析,研究不同降雨强度与历时对膨胀土边坡渗流场的影响,分析降雨强度及历时、不同坡比和坡高等因素对边坡稳定性的影响,分析其浅层破坏的原因。结果表明:必须考虑风化裂隙导致浅表层土体渗透系数增大对膨胀土边坡渗流场的影响;降雨强度及历时对边坡土体孔隙水压力分布影响显著,相同降雨强度条件下,历时越长,影响深度越深、范围越大,孔隙水压力变化越大;相同历时条件下,持续降雨强度越小,影响深度越浅、范围越小,孔隙水压力变化越小;安全系数随降雨强度的增大,其下降速率越快,达到破坏所需的时间越短;边坡浅层达到饱和时,坡高及设置平台对边坡安全系数影响不大,均发生浅层破坏;安全系数随坡率的增大而增大,但对某些膨胀土边坡而言,采用放缓坡率的做法并不可取。     

降雨入渗对边坡稳定性的影响分析

为了分析降雨入渗对边坡稳定的影响,建立了ABAQUS二维有限元分析模型,通过对材料性质、分析步及加荷参数的调整,对比了降雨前后边坡土饱和度、孔压、应变、沉降及水平位移的变化。结果表明:随着降雨时间的延长,边坡有滑动变形趋势,极易导致滑坡的发生。     

非饱和砂质黏性紫色土一维渗透特性试验研究

利用土体瞬时渗透特性测试仪,对重庆非饱和砂质黏性紫色土进行一维土柱垂直渗透试验。模拟不同降雨条件(5 mm/h、15 mm/h、30 mm/h)下,其入渗率、累积入渗量、浸润峰、体积含水率和吸力等随时间的变化规律;分析得到其渗透特性和持水特性。结果表明:(1)在初始含水率相同的情况下,降雨强度越大,初期入渗率越大;土体的入渗率与含水率有关,含水率越低的土体,其入渗率越大;(2)不同降雨强度下,水入渗到同一监测点的时间不同;且降雨强度越大时,含水率增大到某一稳定值的数值也越大;(3)降雨强度并不会影响土体的饱和渗透系数和持水性能。从试验规律可知非饱和砂质黏性紫色土的体积含水率θ与渗透系数的对数lgk之间存在线性关系,拟合的线性方程,可应用于相应紫色土地区土体的非饱和渗流分析。