黏性泥沙的物理特性与起动应力的流变学分析

以长江口黏土含量15%～45%的黏性泥沙为研究对象,采用MCR302流变仪,系统研究泥沙的物理特性包括盐度、黏土含量和含水率对流变特性的影响。结果表明:盐度的变化对黏性泥沙的黏度影响较大,对屈服应力影响较小,屈服应力最大变幅为±4%;黏土含量增加使黏性和屈服应力均增大;低含水率(小于28%)时随含水率的增大泥沙流变特性增强,高含水率(大于28%)时随含水率的增大黏性泥沙的流变特性减弱且黏度减小,屈服应力随含水率增大而先增大后减小;起动应力随含水率的增大先增大后减小。基于对泥沙物理特性与屈服应力的相关性研究,建立了基于含水率的黏性泥沙的起动应力公式。     

固结状态下黏性泥沙起动规律试验研究

固结状态下黏性泥沙的起动规律与非黏性泥沙不同,利用封闭矩形管道试验装置开展了固结状态下黏性泥沙起动试验,分析了不同固结状态对黏性泥沙临界起动切应力的影响。试验结果表明,在不同固结状态下,黏性泥沙起动时床面会出现"不连续"和"连续"的过程,可将起动状态分为少量动和大量动两种临界起动标准;固结程度对起动切应力的影响可分为两个阶段,一是固结初期干容重变化较快,对起动切应力影响不大,二是固结后期干容重变化较慢,但对切应力影响很大;粒径越细,固结程度对起动切应力的影响程度越大,固结更不利于泥沙起动。     

淤泥的起动公式

根据粘性细泥沙絮凝的电化学理论，导出颗粒之间粘着力的表达式，建立了包括粗，细泥沙在内的统一的临界起动切应力和临界起动流速公式。该式与已有的公式和实测资料进行了比较，符合良好，能较好地描述淤泥不同沉积密度时起动条件的变化。应用建议的起动公式，只需用常规试验测定几项基本参数，便可预报在不同沉积密度时的临界起动切应力或临界起动流速。     

黄河下游重塑黏性土抗冲特性试验

黄河下游河床存在典型的分层结构,不同部位对水流抗冲性不同,抗冲性极强的"胶泥层"对河势演变具有重大影响。通过对黄河下游花园口附近黏性土进行取样,开展了黄河下游河岸黏性土起动冲刷的水槽试验。分析了起动切应力随干密度的变化情况,建立了干密度、含水率与淤积历时的关系,拟合了黏性土侵蚀系数与起动切应力的关系式,结果表明:黏性土起动切应力随干密度的增大而增大,两者呈幂函数关系;当淤积历时较短时,黏性土干密度(含水率)随淤积历时的增大而增大(减小),两者呈对数函数(指数函数)关系;黏性土侵蚀系数随起动切应力的增大而减小,两者呈幂函数关系;同时研究发现,黏性土起动切应力与黏粒含量相关,相同干密度条件下,黏粒含量越高起动切应力越大;黏性土侵蚀系数与该土体的黏粒含量、土体结构相关,黏粒含量越高侵蚀系数越小,相应的其抗冲性越强。     

人工填筑黏性土起动冲刷特性试验

为了研究人工填筑黏性土起动和冲刷特性,采用资料分析和试验相结合的方法,研究人工填筑黏性土的起动冲刷特性。根据试验资料,结合力学特性确定影响人工填筑黏性土起动冲刷的主要因素;根据试验结果分析人工填筑黏性土起动切应力、冲刷率分别与各自的影响因素之间的对应关系,提出了量纲和谐的起动切应力和冲刷率的公式,运用多元线性回归方法确定了公式中的系数和指数,并分析比较了人工填筑黏性土和黏性泥沙起动和冲刷特性。结果表明:人工填筑黏性土的黏结力比自然淤积固结的黏性泥沙大得多,较难起动和冲刷,需要较大的水流切应力;干密度对自然淤积黏性泥沙冲刷率影响比对人工填筑黏性土要大。     

确定毛细管粘度计α β值的方法

一、问题的提出 在研究高含沙水流运动规律时,其流变特性显得越来越重要.一般说来,高浓度泥浆呈非牛顿体特性,可近似地用宾汉模型来描述. 近几年,国内泥沙界普遍采用毛细管粘度计(见图1)测定流变参数.从目前各家所推荐的流变参数计算公式来看,计算的刚度系数值比较接近,相差不大;而计算的宾汉切应力相差很远,有的可差到3～5倍.鉴于宾汉切应力是一个非常重要的参数,就     

黄河下游黏性泥沙的冲刷速率研究

由于黄河下游河床中黏性泥沙与非黏性泥沙的抗冲性明显不同,导致黄河下游河势畸形、河岸坍塌等现象频发。选取黄河下游花园口附近河床中3种不同颗粒级配黏性泥沙进行抗冲刷试验,建立不同淤积固结状态下黏性泥沙冲刷速率与相对剩余切应力的关系,分析黏性泥沙干密度、中值粒径对冲刷速率、冲刷系数、能量指数的影响。结果表明:对于不同颗粒级配的黏性泥沙来说,其冲刷系数随着干密度的增大而减小;能量指数随着干密度的增大而增大;能量指数与相对剩余切应力近似成2次方关系;泥沙中值粒径在6.1～804.0μm范围内时,冲刷系数随中值粒径的增大呈现出先增大后减小的趋势;能量指数随中值粒径的增大呈现出先减小后增大的趋势。     

波浪作用下细颗粒泥沙密实起动试验

通过室内水槽试验，描述了波浪作用下细颗粒泥沙的起动现象。在规则波作用下，天然沙和轻质模型沙的起动试验资料表明，天然沙的干重度随淤积历时的增长而增大，且起动时的波高和起动流速随泥沙干重度的增大而增加。电木粉的干重度对起动时的波高和起动流速影响很小。     

泥沙起动过程中床面切应力与含沙量关系的试验研究

以长江口细颗粒泥沙为样本进行环形水槽起动试验,给出了三组不同中值粒径泥沙的起动流速和临界起动应力,同时用湍动能法(TKE)估算不同含沙量水体的床面切应力,给出了泥沙起动过程中床面切应力与含沙量之间的关系。床面切应力随着含沙量的增加而增加,当含沙量达到某一浓度后,床面切应力增长缓慢,随着含沙量的再增加,床面切应力再次迅速增高,而不同中值粒径的泥沙,增长速度并不一致,说明泥沙对床面切应力的影响并不仅仅表现在含沙量上,粒径大小也是影响床面切应力的重要因子之一。     

论黏土起动机理

首先从切应力和吸应力的角度,通过受力分析发现散体泥沙起动的主导因素是切应力;随后基于对黏性土起动现象的观察和对黏性土起动的试验研究,采用概化试验的方法试图诠释黏土与散体沙起动机理上的区别。试验证明了黏土起动中吸应力的存在,得到了垂线平均流速与吸应力的关系,并测得吸应力最大可达切应力的 941 倍。可认为吸应力是黏土起动的外在主导因素,黏土本身的抗拉强度是其抗起动破坏的内在因素。