补水条件下路基土体冻结过程中的温湿度分布研究

季节冻土区路基土中的水热迁移往往导致道路病害。为进一步研究季节冻土区路基土体在冻结过程中温度和水分的变化规律,建立开放系统条件下的土体水－热耦合理论模型,然后利用有限元软件进行求解,并借助补水条件下的单向冻结试验对模型的准确性进行验证。结果表明:土体冻结期间,沿试样高度方向的温度分布呈现由非线性分布向线性分布过渡趋势,未冻区水分在温度梯度作用下向冻结区迁移,并在冻结锋面处含水率发生突变;建立的开放系统条件下的土体水－热耦合理论模型能够较好地预测土体冻结过程中的温度和水分变化。     

季节冻土区梯形混凝土衬砌渠道冻胀预测研究

依据热传导和质量迁移理论,建立渠基冻土温度场、水分场和应力场耦合数学模型,分析了影响季节冻土区渠基土体冻结的核心因素温度和水分运移量,提出以冻结期渠基土体温度和水分迁移量为变量,建立渠基土体冻深和冻胀量预测模型。借助于季节性冻融条件下梯形混凝土衬砌渠道原型观测成果,观测了冻结期渠基以下5 cm处土体温度以及水分迁移量,研究了季节冻融渠基温度和水分运移及其诱发的冻深发展和冻胀变形的变化。经检验,预测曲线与实测曲线基本一致,且满足误差要求,用冻结期土体温度和水分迁移量来预测冻深、冻胀的方法准确可行。     

季节冻土区含砂低液限黏土冻融过程试验研究

为研究季节冻土区含砂低液限黏土在不同埋深地下水补给时的单向冻融过程,采用由箱体、制冷/热系统和地下水补给系统等构成的冻融系统装置,对大尺寸土体模型进行单向冻融试验。试验结果表明:在冻融过程中,各土层平面的温度、含水率与冻融量均分布不均匀,且三者之间相互影响;在地下水补给下,土体的冻胀量大于融沉量,且融沉时长小于冻胀时长;不同埋深地下水对冻融的影响主要表现在对土体冻前初始含水率的影响,进而影响温度梯度和冻结锋面的变化,进一步影响未冻水的迁移、冻胀量和融沉量等发展,因此,冻融作用为温度场、水分场和位移场等复杂的多场耦合作用的结果。     

增湿重塑非饱和黄土时水-热运移规律研究

为研究非饱和黄土中水蒸气的吸附与运移规律,采用水蒸气对非饱和黄土进行增湿,分析蒸汽压梯度、温度梯度和含水率梯度共同作用下非饱和黄土中水-热运移规律。研究结果表明:在非饱和黄土中,水蒸气和温度的扩散范围近似于一个椭球体。水蒸气在土体中运移时,蒸汽压力沿径向逐渐消散,蒸汽运移速率减缓,土体含水率和温度也逐步降低;当蒸汽气压为0.1 MPa,温度为145 ℃,通气6.5 h后,水蒸气最大增湿半径为80 cm,横向、纵向有效增湿半径分别为60和70 cm;在以通气点为圆心,横向40 cm,纵向50 cm的椭球体内,含水率在12%~17%间变化,接近土体的最优含水率17.08%,增湿效果较好;延长通气时间,增湿范围和增湿程度均将增大;水蒸气增湿时,液态水和气态水迁移共存,但在有效增湿范围内以气态水迁移为主。受到土颗粒的阻碍,沿径向水分运移速率逐渐减小,但温度传导系数在两阶段内接近一个定值。水蒸气增湿法作为土体增湿的新技术与新方法,具有诸多优点,在对土体增湿的工程实践和试验中有着广泛的应用前景。     

季节冻土区粉质黏土冻缩现象下的冻胀特性分析

冻土是一种对温度极其敏感且性质不稳定的特殊类型土。在季节性冻土地区,气温的波动变化将对土体冻胀性造成很大程度的影响。本文选取季节性冻土地区极具冻胀敏感性的粉质黏土进行冻胀特性试验,研究冻缩现象的产生及出现冻缩现象时的土体冻胀特性。经试验研究发现,当土体含水率较低时,水结晶成冰的体积不足以完全填补土体内的孔隙,因此造成土体体积缩小的现象。同时,冻缩现象的出现使土体温度场发生突变、土内水分出现结晶,在土体内部水分迁移的情况下含水率也相应发生变化,土体冻胀量出现负值、冻胀表现也相对较弱。     

冻层持水对寒冷地区土壤墒情影响研究

冻土层是存在于土壤中的带冰土体,一般出现于我国的季冻区,具有弱透水性、储水性和不易蒸发性。在冻土融化初期,冻层将阻碍上部水分的渗透,这部分水分将会保留在土壤中为农作物提供水分。墒是我国季冻区对土壤含水率的简称,冻土保墒即冻土保持土壤中的毛细水和弱结合水。冻层持水研究一般采用参数测定法和溶质迁移模拟法。首先对冻土层生消过程进行分析,随后研究了生消过程中墒情变化,对比了不同埋藏深度、不同冻融阶段的墒情变化情况。     

河套灌区季节冻土水分迁移规律

土冻结过程中的水分迁移是一个极其复杂的自然现象.薄膜水迁移理论认为,土体冻结过程中,温度场、水分场的耦合作用,导致水分迁移和水分重分布.由此改变冻土结构及其物理力学性质.水分迁移的作用在于它是形成冰分凝和冻胀的根源.其量取决于外在条件和内在动力.河套灌区季节冻土冻胀规律研究成果(1987～1990、1990～1993),已揭示了季节冻土水分迁移发生和发展过程特征及其规律.灌区的自然条件,地质地理环境,以及人为活动影响和制约水分迁移,形成本区季节冻土水分迁移的特征及其规律.     

吉林农安县盐渍土理化特性及水盐运移规律研究

以吉林省农安地区盐渍土土样为研究对象,通过研究其基本理化性质以及土样中水分和盐分变化规律,分析了农安地区盐渍土的性质及其对水盐运移的影响。结合相关文献中研究区的气象资料及试验成果可知,该地区水盐迁移具有明显的季节性:在未冻结期,春季干旱土体以蒸发作用为主,土中水分带动盐分向地表方向迁移,地表浅层土的含水率低,但盐分聚集;夏季多雨,以淋滤作用为主,水分带动盐分向下运移;在冻结期,受温度梯度的作用,盐分随水分向冻结锋面迁移。研究成果可为农安地区盐渍土水盐运移规律研究及道路翻浆的防治提供实验依据。     

基坑越冬水热耦合及防护技术机理研究

基坑工程的冻害问题是一个复杂的过程,主要原因在于在冻融过程中,岩土中的热量传输,水分迁移与水冰相变,互相影响和互相作用,基坑的温度场、水分场是动态变化的,两者之间的耦合作用是导致工程问题的直接原因。在原有热平衡原理的Ｈａｒｌａｒ模型基础上,考虑水冰相变和水分迁移的影响,建立了更符合实际更全面的寒区水热耦合模型,对基坑温度场和水分场的变化趋势做出了分析,分析表明在冻结期内,随着冻结时间的不断增大,土体内温度变化范围增大,并且随着冻结时长的增加,土体的冻结深度增加,土体内温度低区域含水率降低,含冰量增加。针对基坑越冬防护的关键问题,分析了两种不同的保温措施,分别为在基坑表面敷设保温隔热层及增设止水帷幕,通过水热耦合结果分析表明,两种措施均可以较好减轻基坑越冬时期发生的冻胀。     

不同积雪覆盖条件下土壤冻结状况及水分迁移规律研究

积雪覆盖直接影响土壤温度、冻结融化深度、冻结速度和水分向上的迁移过程等。通过室外试验,对沈阳地区2003~2005年不同积雪厚度对潮棕壤土的冻结特征和冻融过程中的水热状况进行了研究。结果表明,当近地面气温在-5℃左右时,雪层厚度>25 cm时,气象条件的变化对雪层热状况的影响极其微弱,积雪覆盖越厚,土壤温度受外界影响越小。在冻结过程中,积雪的存在,保持了地温,减缓了土壤冻结速度,影响了水分迁移过程。裸地的未冻水迁移速度与迁移量较有积雪覆盖的小。在融化过程中积聚在冻土层中的冰体从表层开始融化,由于受到下部未融化的阻隔,在太阳辐射作用下,融水向表层迁移并快速蒸发,而中、下层土壤受底部地热作用,双向解冻,融化后向深层渗漏。     

Scale analysis of turbulent channel flow with varying pressure gradient简

In this paper orthogonal wavelet transformations are applied to decompose experimental velocity signals in fully develo-ped channel flows with varying pressure gradient into scales. We analyze the time series from turbulent data, to obtain the statistical characteristics, correlations between the adjacent scales and the principal scale of coherent structures in different scales by wavelet transformations. The results show that, in the counter gradient transport （CGT） region, skewness factors and flatness factors deviate strongly from the corresponding values of Gaussian distribution on certain scales. PDFs on each scale confirm this observation. Scale-scale correlations show further that the fluctuations on some certain special scales are more intermittent than nearby. Principal scale of coherent structure is coincident with the scales on which the statistical properties depart from Gaussian distribution. These features are the same for different families of wavelets, and it also shows some different features in the region between favorable pressure gradient and adverse pressure gradient.     

堤防管涌产生集中渗漏通道机理与探测方法研究

本文对堤防渗流管涌发生后产生集中渗漏通道的机理进行了深入的分析探讨，在管涌发生初期采用井流理论模拟河水向管涌口补给时地下水的流场情况，确定管涌开始发生时的范围以及逐步的发展过程，根据管涌的临界水力梯度，通过模型可以求出管涌初期的临界面，管涌初期涌砂区的范围较大，由于管涌离堤坝最近的地层中的水力梯度最大，被带走的砂也最多，涌水量增加而水力梯度减小，造成接近管涌初期临界面附近的水力梯度达不到地层颗粒移动的临界水力梯度，造成临界面向里缩小，最终形成了集中渗漏带。本文还对管涌渗漏探测的天然示踪与同位素示踪方法进行了论述。     

TWO MODIFICATORY K-ε TURBULENCE MODELS FOR TURBULENT SWIRLING FLOWS

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｓｔａｎｄａｒｄＫ εｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｆｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｔｕｒｂｕｌｅｎｔｆｌｏｗｓｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐ ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ,ａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｕｓｉｎｇｉｔｉｎｐｒａｃｔｉｃｅｈａｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｉｔｉｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｉｎ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｍａｎｙｔｕｒｂｕｌｅｎｔｆｌｏｗｓ,ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｓｉｍｐｌｅｓｈｅａｒｆｌｏｗ .Ｆｏｒｆｌｏｗｓｓｕｂｊｅｃ…     

地形因子对沟谷泥石流发育的影响——以都汶高速“7.10”群发泥石流为例

2013年7月10日,都汶高速公路沿线32条沟暴发不同程度的泥石流灾害(简称"7·10"灾害),造成都汶高速公路中断及岷江堵塞。以"7·10"灾害为背景,运用ArcGIS提取了研究区泥石流沟的关键地形因子(包括流域面积、主沟沟道长度、沟道纵比降以及沟谷斜坡坡度等),并结合计算模型分析了地形因子对泥石流发育的影响。研究结果表明:"7·10"群发性泥石流的发生符合临界值模型G=S(A/A_0)~(0.03)J~(0.12);泥石流沟的地形因子G越大,地形条件就越好,当G0.45时,易发生泥石流。因此,用综合地形因子G来衡量泥石流的易发性,可为都汶高速沿线泥石流沟的危险性评价与预警预报提供科学依据。     

BIAS ERRORS INDUCED BY CONCENTRATION GRADIENT IN SEDI- MENT-LADEN FLOW MEASUREMENT WITH PTV

Sediment-laden flow measurement with Particle Tracking Velocimetry (PTV) introduces a series of finite-sized sampling bins along the vertical of the flow. Instantaneous velocities are collected at each bin and a significantly large sample is established to evaluate mean and root mean square (rms) velocities of the flow. Due to the presence of concentration gradient, the established sample for the solid phase involves more data from the lower part of the sampling bin than from the upper part. The concentration effect causes bias errors in the measured mean and rms velocities when velocity varies across the bin. These bias errors are analytically quantified in this study based on simplified linear velocity and concentration distributions. Typical bulk flow characteristics from sediment-laden flow measurements are used to demonstrate rough estimation of the error magnitude. Results indicate that the mean velocity is underestimated while the rms velocity is overestimated in the ensemble-averaged measurement. The extent of deviation is commensurate with the bin size and the rate of concentration gradient. Procedures are proposed to assist determining an appropriate sampling bin size in certain error limits.     

流速梯度对悬浮颗粒脉动强度的影响

从简化的颗粒运动方程出发，分析了在剪切流场中颗粒脉动强度和流体脉动强度之间的关系。结果表明，由于纵向时均流速的垂线分布梯度的作用，颗粒在两个方向上的脉动强度均可能超过相应的流体脉动强度。     

Thermal Convection in the Great Artesian Basin,Australia

High groundwater temperatures at shallow levels have been recorded inthe Great Artesian Basin, Australia. In the most part of the Basingeothermal gradients are above the global average. It is suggestedthat geothermal gradients determine the groundwater flow patterns inthe Basin aquifers. Six extensive regions where Rayleigh numbersexceed the critical value for the onset of thermal convection areidentified. Further numerical experiments with parameters derived fromfield observations show that thermal convection can actually occur inthese regions. The identified convective regions are large in size (ofthe order of 100 km horizontally) and coincide with importantgroundwater management zones. Within the convective regions thegroundwater flow is not horizontal but has a significant verticalcomponent. Thermally-induced vertical flows result in intensive masstransfer within and between aquifer layers. In the groundwatermanagement context, the latter means a higher degree of vulnerabilityof the Basin aquifers. Numerical models with incorporated couplingbetween heat and mass transfer processes are shown to be appropriatefor the impact assessment of management strategies in the Basin.     

乌都河洞口水电站新建厂房开挖控制爆破施工效果分析

乌都河洞口水电站新建厂房与原厂房间的水平距离小,开挖位置狭窄,施工条件受限、施工干扰较大,预固结灌浆后再控制爆破是厂房基础开挖施工技术关键。文章结合工程地质条件,按“自上而下,先坡后河床”的开挖方式,提出了预开挖边坡固结灌浆超前处理、分区分期梯度爆破为主辅以光面爆破和预裂爆破的开挖爆破施工技术方案,经爆破后验证,爆破效果良好,达到了预期效果,确保了工程工期质量和施工安全,节约了工程投资。     

稠油-水两相水平管流压降规律的实验研究

设计和建造了内径为25．7mm,长52m的水平不锈钢多相流实验环道,尝试性地利用稠油(50℃时,粘度为1314．89mPa．s,密度为958．05kg／m^2)与水进行了油-水两相流流型和压降实验。混合流速范围为0．2m／s～1．2m／s,入口含水率范围为0．25～0．7,实验温度分别为50℃、60℃和70℃,并加入破乳剂重复了以上的实验。本文着重分析了含水率、混合流速、温度、破乳剂等因素对两相管流压降的影响规律。实验表明：流型是影响压降规律的主要因素;在不同流型下,同一因素对压降规律的影响程度也有所不同。研究结论对油田现场的油-水混输管线的设汁与安全运行具有较好的指导意义。     

新型浓缩澄清综合池试验研究

设计开发了一种新型的集浓缩澄清为一体的综合池中试装置.以江苏某湖水作为试验原水,考察了速度梯度G、进水水力负荷、回流泥渣浓度、泥渣回流比及污泥固体负荷等因素对综合池出水浊度和排泥水含固率的影响.研究结果表明,在达到设计进水负荷及回流泥渣浓度的条件下,控制搅拌梯度在100～115 s~(-1),其出水浊度达到1～2 NTU,排泥水含固率为4.2%～3.9%,此时泥渣回流比为2.5∶1～3∶1.当进水负荷增大至原来的1.2倍时,改变速度梯度至105～120 s~(-1),也可达到最佳运行工况,此时浊度在1～2 NTU,但排泥水含固率减至3.1%～3.0%,泥渣回流比为2.5∶1～2.8∶1.这种新型的浓缩澄清中试装置具有良好的应用前景和工程推广价值.