再论泥沙起动流速

本文是作者４０年来研究泥沙起动公式的小结。文中对颗粒间的粘结力，水的下压力和阻力等有关参数进行了修改。通过瞬时作用流速，明确了三种起动状态间的关系，消除了起动切应力和起动流速间的不协调。对导得的起动切应力公式和起动流速公式进行了较为全面的验证，说明公式较好地反映了粗，细颗粒泥沙和轻质沙的起动规律，为研究工程泥沙问题提供了实用公式。     

再论泥沙起动流速

本文是作者40年来研究泥沙起动公式的小结。文中对颗粒间的粘结力、水的下压力和阻力等有关参数进行了修改。通过瞬时作用流速，明确了三种起动状态间的关系，消除了起动切应力和起动流速间的不协调。对导得的起动切应力公式和起动流速公式进行了较为全面的验证，说明公式较好地反映了粗、细颗粒泥沙和轻质沙的起动规律，为研究工程泥沙问题提供了实用公式。     

论泥沙砾石的起动流速

在泥沙起动的希尔兹曲线基础上,讨论比较了类同的各家试验曲线变化的共同点。即最容易冲刷起动的泥沙粒径为0.1～0.2 mm;再粗或再细,其起动流速渐升。同时,从实用观点考虑,找出了希尔兹曲线和类同试验曲线的经验公式。这些曲线公式,在细颗粒方面,若与用粘聚力或抗剪强度表征的粘性土转换为等效颗粒的公式比较,起动流速的计算结果尚称一致。在粗颗粒方面与一般的起动流速测验资料和公式比较,误差较大,而且颗粒愈大,偏大误差愈大。最后还提供了非正规水流的不同流态情况下寻求河床质起动流速的方法,并作为一例给出了底流式流态情况下防冲块石的起动流速公式。     

斜坡泥沙的起动概率及起动切应力

在概率论与数理统计知识的基础上,引入附加质量力,采用滑动起动模型得到了正负坡上泥沙起动概率的计算公式,并将起动概率引入到泥沙起动的研究中,进而推导出了起动标准为中动时的无量纲起动切应力公式。实测资料验证表明,该公式计算结果与实测值符合较好,计算精度较高,能够应用于天然河流斜坡泥沙起动流速及切应力的计算。     

泥沙起动流速研究

从泥沙起动的特点出发，将瞬时作用流速、起动标准、泥沙颗粒在床面的相对暴露度及附加质量力等影响因素同时引入到推移质泥沙起动中，使分析泥沙起动时考虑的因素更加全面。采用经典力学与统计理论相结合的方法，得到了泥沙起动无量刚切应力公式。并对公式中的系数进行了数值计算。结果表明，该系数并非为一个常数，而是在一定的范围内，且随床面上颗粒的相对暴露度而变。同时，还得到了概括散粒体和粘性细颗粒泥沙的统一的均匀沙起动流速公式的上、下限。说明其系数也是在一个区间取值。 关键词：泥沙；临界切应力；起动流速     

论分散性黏土与鉴定方法

鉴定分散性黏土的方法有许多种,但是现在较为通用的仍是美国工程师谢拉德提出的四种建议鉴定方法,即双比重计法、针孔试验、碎块试验和孔隙水可溶盐试验,四种方法各有特点,但有一定的局限性。本文评述了四种鉴定方法的特点与局限性,认为分散性鉴定方法和判别标准应当改进和完善;并认为应当分析土的物理化学性质和矿物成分等,来进一步了解土的分散性能。     

泥沙起动标准和起动参数的关系研究

采用滚动起动模式,基于颗粒位置随机性和水流脉动特性,提出全概率泥沙起动的计算方法,推导出一个基于全概率理论的起动流速公式。实测资料验证表明,公式的适用性较好。在此基础上,建立了同一起动状态下,起动颗粒数、起动流速、起动切应力、输沙率与起动概率等起动参数之间的对应关系。     

连云港软黏土次固结变形研究

本文分析了次固结产生的机理以及应力水平和应力历史对次固结系数的影响,得出在正常压力水平下,连云港软黏土的次固结系数与固结压力无关,预压不但能减小次固结系数,还能延长次固结发生的时间,从而减小软基在一定时间内的固结变形;研究了次固结系数与压缩指数和加荷比的关系,认为连云港软黏土次固结系数与压缩指数的比值为一个常数,并且受加荷比影响不大。随后,在主固结完成后次固结才产生的假定下,提出了一种次固结变形的简化计算公式,并在分析试验结果的基础上得出各种参数,验证了该方法的适用性。     

桩基施工对边坡黏土强度影响试验研究

桩基施工过程中会产生持续较大的振动,引起土体累计变形和超静孔压增大,造成土体强度降低。以来福士广场西侧边坡为工程背景,研究黏土边坡在施工振动过程中的强度变化规律。使用测振仪和超低频传感器对现场抗滑桩的振动冲击进行测试,根据振动产生的动应力特征进行室内静、动三轴试验,模拟土单元体原位应力状态和应力路径,并提供试验方法,最后分析了土体强度在施工期间动应力作用下的折减。现场振动测试结果表明:地表出现的最大振动速度可达2 cm/s,且在离桩心26 m处仍然有0.16~0.24 cm/s的振动,同时随着桩基施工深度的增加,土体的振动作用增强。固结不排水条件下的静、动三轴试验结果表明:土体的动强度明显低于静强度,通过做不同围压下的总应力强度包线,测得土体的总强度指标C_cu=49.5 kPa,φ_cu=17.0°,不同影响距离下桩基施工对土体强度的影响符合不同的试验规律。试验边坡黏土符合土体折减的经验曲线,考虑到振动力增大边坡下滑力和振动对土体强度的影响,其综合强度折减系数取0.7~0.8。     

无粘性均匀沙的起动条件与起动标准

根据现有成果 ,直接导出了起动切应力、起动流速与起动概率之间的关系。利用这些关系 ,计算了国内外数十种无粘性沙起动条件所对应的起动概率。从而为合理选用起动公式提供了科学依据     

PAM 对扰动红壤水动力学过程的影响研究

为比较施加 PAM 后坡面水动力学过程的差异,采用人工模拟降雨试验,分析了不同雨强、不同坡度、不同土壤处理后的径流剪切力、水流功率和水流动能与坡面输沙率之间的关系。结果表明 : 土壤分离速率与径流剪切力、水流功率和水流动能 3 个水力参数之间均具有良好的线性正相关关系;施加 PAM 后红壤扰动土临界剪切力由 0.77Pa 增加到1.47 Pa ,临界水流功率由 0.182 4N/(m·s) 增加到 0.367 6N/(m·s) ,临界水流动能由 0.301 8 J 增加到 1.115 5 J ;水流功率是其中描述土壤分离速率的最好参数,其复相关系数明显好于径流剪切力、水流动能与土壤分离速率的关系。     

基于重塑黏性土冲刷试验的冲刷模型参数研究

黏性土体冲蚀特性研究是预防水工建筑物破坏的关键。采用冲蚀函数测定仪(EFA)对重塑黏性土进行冲刷试验。根据试验结果,对Wilson模型和过剪应力模型中冲刷参数之间相关关系进行了研究,并分析起动切应力与含水量、干重度和黏聚力之间的关系。此外,使用决定系数R²和归一化目标函数NOF对2种模型的拟合优度进行了评价。试验结果表明:2个模型的冲刷参数之间具有较好的相关性;已知一个冲刷参数,即可通过回归方程得到其余冲刷参数;并且起动切应力与含水量、干重度和黏聚力呈线性关系。Wilson 模型的R²和NOF优于过剪应力模型,因此Wilson模型预测黏性土的合理性和准确性均高于过剪应力模型。     

重庆丘陵山区农业机械参数及机耕道路面研究

 针对重庆丘陵山区农村机耕道 ( 田间道 ) 不适应农业机械化发展需要的问题,以重庆市合川区大石镇作为研究对象,运用荷载和温度疲劳理论对农村机耕道路路面进行设计优化。农业机械标准轴载为 145 次 /d ,标准轴载累计作用次数为 112.82 万次;当农村机耕道路水泥混凝土路面厚度为 0.18 m 时,荷载疲劳应力(σ_pr)和温度疲劳应力(σ_tr)值分别为 3.75 ,0.32 MPa ,r_r(σ_pr+ σ_t) 值为 4.36 MPa,小于普通混凝土面层的r弯拉强度标准值f_r(4.5MPa) 。当厚度为0.16 m时,r_r( σ_pr+ σ_tr) 值为4.86 MPa,大于普通混凝土面层的弯拉强度标准值f_r 。因此,农村机耕道路水泥混凝土路面面层最小设计厚度为0.18 m,最大厚度为 0.22 m ,基层采用 0.18 m 水泥稳定粒料、0.20 m 块石垫层,该路面结构可以有效承受设计基准期内农业机械荷载和温度疲劳应力的综合作用。     

淤泥临界冲刷切应力研究

本文采用一个用有机玻璃制造的小型变坡水槽,对河口淤泥作了冲刷实验。淤泥中含有足够数量的淤泥颗粒。复杂的机理控制着这种泥沙的冲刷。 实验所得临界冲刷切应力的数值稍大于其他类似实验的结果。文中对实验的结果作了分析,并将各种实验方法作了初步比较。 对河口淤泥的水力实验采用可移动的实验装置十分有必要,这样可以使试样尽可能地保持它的原样。淤泥的临界切应力数值与淤泥试样的状况关系十分密切,当淤泥试样的密度增大时,它的临界冲刷切应力明显增大。     

基质吸力对非饱和黏土抗剪强度的影响

通过直剪试验,探讨了基质吸力与非饱和黏土抗剪强度的关系,结果表明:含水量对非饱和黏土基质吸力的影响较大,随着基质吸力的增大含水量减小,这种减小的趋势在基质吸力小于400 kPa时较明显;非饱和黏土抗剪强度与基质吸力之间的关系是非线性的,且存在转折点;基质吸力对非饱和黏土抗剪强度的提高有限。     

内部侵蚀砂土的三轴试验研究

由管涌等水土内部侵蚀作用产生的贯通侵蚀孔道是土体结构破坏以及边坡、水坝、堤防等失稳的重要原因之一.利用溶解土样中预制水溶性化学添加物的方法在三轴试样中还原内部侵蚀效果,结合弯曲元测试系统,探讨初始密实度、围压对侵蚀后土体力学参数的影响.研究结果表明:随着侵蚀过程的加剧,砂土的剪切波速逐渐降低,且降低幅度随围压和密实度的...     

河湾水流与凹岸路基侵蚀机理探讨

笔者利用弯道概化模型试验成果对河湾螺旋水流特性及凹岸路基的侵蚀机理进行研究。对河湾水流的形态和环流的形成、发展规律及凹岸水下路基边坡泥沙运动特性进行了分析。提出了凹岸路基的侵蚀主要是由河湾水流对路基边坡的淘刷以及路基的崩塌而引起,得出了河湾凹岸路基防冲范围。     

电渗联合化学溶液加固淤泥质软土试验研究

采用自制室内试验装置,研究电渗联合化学溶液对淤泥质软土的排水固结效果。通过对比分析电流值、电渗排水量、抗剪强度和微观结构等方面的差异,进一步揭示了不同化学溶液对电渗固结效果的影响机理。试验结果表明:化学溶液的加入可以促进电渗排水,而小原子量、低价态离子的促进效果更为显著,在本次试验中Na⁺>Ca²⁺>Al³⁺;运动到阴极附近的Ca²⁺、Al³⁺离子可以参与反应生成胶结物质,增强了土颗粒间的黏结力,提高了阴极土体的抗剪强度,其中以Ca²⁺离子增强效果最明显,土体抗剪强度提高了3.5倍;而化学溶液的加入则会加速电极腐蚀和土体的酸碱化。     

黄河下游的岸滩侵蚀

黄河下游的滩岸侵蚀相当严重 ,尤其在游荡型河段。本文首先提出了滩岸侵蚀的概念及其侵蚀速率的定义 ,同时提出了利用现有水文观测资料研究滩岸侵蚀速率的方法。然后以三门峡水库建库前和蓄水拦沙期黄河下游河道的滩岸侵蚀情况为例 ,讨论了滩岸侵蚀机理及其主要影响因素。最后以实测资料为依据 ,经分析得出了不同河段滩岸稳定性系数及其侵蚀速率的变化范围 ,并建立了滩岸侵蚀速率的经验关系式。     

Comparison of Direct and Indirect Boundary Shear Stress Measurements along Vegetated Streambanks

Estimates of boundary shear stress along vegetated streambanks are needed to predict streambank fluvial erosion. Because fluvial shear stress cannot be directly measured in the field, reliable estimation techniques using field instrumentation are needed. This study evaluated local bank shear stress estimation methods applicable to sloping, vegetated streambanks. Two reaches of a second order stream were modelled in a flume using a fixed‐bed Froude‐scale modelling technique. One reach was dominated by dense shrubs while the other reach was located in a mature forest. Direct measurements of local bank shear stress using a hot‐film anemometer were compared to estimates based on velocity measurements (logarithmic method, Reynolds stresses, and turbulent kinetic energy). For channels with no or widely spaced vegetation, the velocity‐based estimates underestimated the bank shear stress due to secondary flow contributions. For banks with dense vegetation, Reynolds stresses and turbulent kinetic energy estimates were statistically similar to direct measurements on average, but substantial error occurred when making point comparisons. Velocity‐based estimates generally over predicted bank stress in areas of high shear at the vegetation edge and underpredicted stress within dense vegetation. Ultimately, results suggest that none of tested techniques can be broadly applied to streambanks, and flow structure is critical in selecting the appropriate estimation technique. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.