竹粉模型沙特性试验研究

对竹粉模型沙物理特性(容重、干容重、水下休止角等)和运动特性(沉速、起动流速和糙率)分别进行了试验研究。物理特性试验表明:其容重受粒径变化影响较小;干容重随粒径增大而增大;水下休止角随粒径增大而减小,并提出计算竹粉模型沙水下休止角的经验公式。运动特性试验表明:竹粉单颗粒沉速随粒径增大而增大,相对沉速随含沙浓度增加先增大后减小;起动流速随粒径增大而增大,随水深增大而增大,并提出估算竹粉模型沙起动流速的经验公式;糙率随水深增大而减小,随流速增大而增大。     

淤积物固结时间对干容重与起动冲刷的影响

以三门峡等水库的实测资料为基础,分析了泥沙固结时间与起动流速的关系。结果表明:①粒径为0.01~0.10mm时,达到稳定干容重所需的时长为0.5~1.2 a,粒径越小,达到稳定的时间越长;②淤积物淤积历时加长、粒径变大及水深增大,将增大起动流速,不利于河道淤积物的冲刷。     

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。     

模型沙物理特性的试验研究及相似分析

在前人工作的基础上,通过试验、对比的方法.本文较为系统地研究了模型沙的物理特性及其相似性.模型沙浑水产生屈服应力时的临界体积含沙浓度比天然沙大,在模拟高含沙水流时粘滞性的相似性是不容忽视的;模型沙的坍落高度受暴露时间、粒径、粘结力等因素的影响而有很大的差异,其相似性主要影响模型试验的边滩冲刷坍塌及其过程;模型沙的水下休止角一般受粒径的变化出现两个特征值(最大值和最小值),细沙(泥)的水下休止角与容重存在一定的函数关系,模型沙水下休止角的相似性主要影响边滩冲淤及河床微地形;模型沙的起动流速可以用沙莫夫公式描述;模型沙的冲刷率的相似性对模型试验的冲淤量有较大的影响,采用不同模型沙模拟同一河流的不同试验,在冲淤量上将会有较大的差别.     

轻质沙的起动流速

本文通过试验,研究了塑料沙和电木粉两种轻质沙的起动流速,提出了轻质沙的起动流速公式,揭示了d<0.038mm电木粉细颗粒在水下发生的固结现象,明确了起动流速随固结时间的变化规律,     

粉煤灰固结起动特性

在前人研究的基础上，通过对青山热电厂粉煤灰起动流速、干容重、物理化学特性及细观结构等的系统研究，分析了固结的机理，提出了固结的控制措施。     

河床中值粒径对桥墩冲刷坑演化过程的影响

桥墩的局部冲刷导致河床形态变化和桥墩基础埋深减小是桥梁水毁的主要原因。在大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)的基础上结合水流运动方程和泥沙运动的动理学理论系统地对桥墩基础处的水流冲刷问题进行全时段全方位的三维数值模拟。得到了桥墩基础处的湍流流场流线图及河床形态变化的高程图。重点研究了水流流速和河床颗粒中值粒径对桥墩周边局部冲刷的影响。结果表明:冲刷坑的深度随着初始流速的增大而增加,且冲刷坑形成速度加快;冲刷坑的深度随着河床颗粒中值粒径的减小而增大,但是当颗粒的中值粒径小到一定程度时,由于泥沙颗粒之间的黏聚力增大导致冲刷坑的深度反而减小。     

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。     

基于Flow-3D的水平射流冲刷泥沙数值模拟

为了模拟分析闸口水平射流对下游泥沙冲刷的全过程,基于水工模型试验,采用Flow-3D软件中的泥沙冲刷模型结合RNG模型和FAVOR方法,进行了水平射流冲刷固定底板下游泥沙的模拟试验。根据原水工模型条件,结合模型试验结果,对冲刷过程中的水面线、流速分布、冲坑深度和堆丘高度进行了对比分析。结果显示,数值模拟与原试验结果中水面线和流速分布吻合度很高,冲刷过程中的冲坑深度与堆丘的高度也很接近。分析了冲刷过程中的泥沙运动,模拟了不同粒径泥沙的冲刷过程并将结果进行对比,发现达到冲刷平衡阶段时冲坑深度与堆丘高度随泥沙粒径的增大而减小,该结论符合理论分析,证明该软件中泥沙模型可用于物理试验中的有关变量分析。     

侧向水流作用下均匀沙休止角变化的试验研究

散体沙动水休止角是表征沙丘、沙洲等散体沙堆积体稳定形态的重要特征参数,在岸坡稳定分析、坝前冲刷漏斗形态研究中有着广泛的应用。采用室内试验的方法研究了侧向水流作用下不同粒径天然均匀散体沙水下休止角的变化规律。结果表明:在水流流速超过泥沙颗粒起动流速后,天然散体沙水下休止角随流速增大而减小,且减小的速度随着流速的进一步增加而更加迅速;相同流速条件下,粗颗粒泥沙的水下休止角大于细颗粒,其对流速变化的敏感度也低于细颗粒。基于侧向水流边坡上泥沙颗粒的受力分析,引入相对流速概念,初步建立了侧向水流作用下均匀散体沙动水休止角计算公式及其简化形式。     

橡胶颗粒对混凝土工作性能的影响规律

从橡胶颗粒对混凝土拌合物的影响入手,分析了橡胶混凝土坍落度的变化规律。分析认为,随着橡胶颗粒掺量的增加,橡胶混凝土的坍落度可能呈现三种不同的变化趋势:逐渐减小、逐渐增大、先增大后减小,从而很好的解释了不同试验条件下产生不同试验结果的原因。试验研究了三种粒径的橡胶混凝土坍落度的变化规律,发现在15%的体积掺量范围内,随着掺量的增加粒径为3 mm^6 mm的橡胶混凝土的坍落度逐渐增大。而1 mm^3 mm和60目的橡胶混凝土的坍落度先变大后变小,且分别在10%~15%和5%~10%的体积掺量内达到最大值。     

一种塑料模型沙运动特性试验

对一种复合塑料模型沙的水下休止角、群体沉速、起动流速等运动特性进行了试验研究:使模型沙在静水中自然落淤成丘,通过几何关系可得水下休止角;将沙样按粒径分组进行单颗粒沉速试验,统计平均后再按质量加权得到模型沙群体沉速;在玻璃水槽中对5种水深下的泥沙起动流速进行了测量及经验公式验证。试验结果表明:该模型沙水下休止角为28.4°,较传统塑料沙、水下休止角范围大,具有较好的水下成形特性;对于该模型沙,其单颗粒沉速用W.W.Rubey公式计算精度较高,但群体沉速用中值粒径进行经验计算则精度不够,合理的代表粒径有待进一步研究;起动流速比传统塑料沙大,这与水下休止角试验是相符的,通过调整沙莫夫系数K,沙莫夫公式可较好地表述个别起动和少量起动的情况,大量起动时则不够精确。     

淹没柔性植物对明渠推移质运动影响的实验研究

由于水流中植物的存在,使推移质泥沙运动规律变得更为复杂,目前,含植物水流中推移质泥沙运动的研究成果较少。实验研究了含淹没柔性植物水流中,不同植物密度及水深对时均流速、脉动强度、泥沙起动流速以及推移质输沙率的影响。结果表明,在植物顶部以下,有植物时的时均流速明显小于无植物时的流速,而脉动强度大于无植物时的脉动强度;当水深相同时,随着植物密度的增大,泥沙起动流速呈逐渐减小的趋势,并与植物密度呈较好的三次方多项式相关关系;植物密度对推移质输沙率的影响并非呈单一变化规律,随着植物密度的增大,推移质输沙率呈先增大然后逐渐减小的趋势,当植物密度相同时,水深越小,泥沙起动流速越小,推移质输沙率越大。     

水下夯锤绕流阻力系数变化规律的数值模拟

基于LS-DYNA流固耦合数值模拟方法,针对多个工程常用锤型进行数值模拟对比,分析了水下夯锤绕流阻力系数变化规律。结果表明:夯锤底面静压强一定时,夯锤质量越大,其绕流阻力系数越小;夯锤在水中下落的过程中,速度随着落距的增加而增大,但增长的幅度逐渐减小并趋于稳定;夯锤的能量利用率随着落距的增加而减小,其中夯锤底面静压强一定时,夯锤质量越小能量耗散率越大。     

胶粒混凝土耐久性试验研究

胶粒混凝土作为新型材料有着广阔应用前景,但由于对其耐久性研究不足,在很多工程中难以推广应用。本试验以C20普通混凝土为基准,采用三因素(水灰比、胶粒掺量、胶粒粒径)三水平正交设计试验,通过相对性抗渗和冻融试验试验,研究三因素对混凝土抗渗性和抗冻性的影响规律。试验结果表明:胶粒粒径对混凝土抗渗性影响最大,且随着胶粒粒径增大,抗渗性呈间歇性变化,粒径为1.18~2.36 mm时抗渗性最好。加入胶粒对动弹性模量有一定影响,但不会影响其抗冻等级。动弹模量随着胶粒掺量增大而减小,随着胶粒粒径的增大呈先增后减的趋势,最佳水平为1.18~2.36 mm。加入胶粒能明显改善其冻融质量损失率,质量损失率随着胶粒掺量的增大呈间歇性变化,掺量为15%时,质量损失率明显优于基准混凝土。胶粒掺量对混凝土抗冻性影响最大,最优掺量值大约在15%~30%。     

非牛顿流体滩涂钢板桩围堰泄漏量分析

以非牛顿流体淤泥为介质,采用ANSYS Fluent软件,对滩涂埋地管道抢修围堰不同位置的泄漏量进行研究,得到稠度系数、幂律指数、缝隙尺寸对围堰泄漏量的影响规律,并对围堰内部淤泥每小时上升高度进行了计算。结果表明：幂律指数小于1时,发生剪切稀化,淤泥表观黏度随剪切应变率的增加而降低;随着幂律指数的增大,泄漏量逐渐增加,淤泥表观黏度随幂律指数的增大而降低,尤其是幂律指数大于1时,泄漏量进一步增加,说明流体流动过程中剪切应变率小于1。稠度系数增大时,围堰的泄漏量逐渐降低;缝隙尺寸增加时,围堰的泄漏量显著增大。当幂律指数为0.3～0.5、稠度系数为3～9 kPa·s、缝隙尺寸为5～10 mm时,围堰内部淤泥上升的总高度对围堰内部施工影响很小。     

倒伏植被茎秆粗度对坡面水流特性的影响

为深入探索植被倒伏条件下水流结构的内在规律,开展植被茎秆直径对坡面流水流特性影响的试验研究。试验固定坡度为1. 0%,倒伏角度为20°,取茎秆直径为2 mm、3 mm、4 mm进行室内明渠流模拟试验。结果表明:在相同直径条件下,随水深增大,Darcy-Weisbach阻力系数逐渐增大,雷诺数呈线性增大,弗劳德数呈幂函数形式下降;在相同水深条件下,随茎秆直径增大,DarcyWeisbach阻力系数增大,雷诺数与弗劳德数随之而减小,且当茎秆直径每增加1 mm,阻力系数平均增大33. 76%,雷诺数平均减小2. 57%,弗劳德数平均减小8. 33%。     

点源渗流作用下泥沙起动试验研究

通过自行设计试验装置,完成不同粒径原型沙在不同渗透力下的泥沙起动流速试验.结果表明:随着渗透力的增大,起动流速有下降趋势;在相同的渗透力下,粒径越大,泥沙起动流速下降的绝对值幅度越大;其原理是渗透力使泥沙颗粒产生部分失重,导致泥沙的等效密度下降,最终使泥沙起动流速下降.为渗透力起动泥沙在水流拖曳力作用下高效输送泥沙提供...     

粗骨料体积分数对模袋混凝土干燥收缩的影响研究

粗骨料体积分数是模袋混凝土配合比设计的关键指标。开展了粗骨料体积分数在0.30～0.36的范围内对模袋混凝土扩展度、抗压强度和干燥收缩的影响研究,以期为模袋混凝土衬砌渠道的抗裂性设计提供参考。结果表明：在相同水胶比条件下随着粗骨料体积分数的增大,模袋混凝土的扩展度总体呈现波动上升再平稳的趋势,而低水胶比会使得扩展度更大;在相同水胶比下,随着粗骨料体积分数的增大,模袋混凝土的28 d抗压强度总体呈先减小后增大的趋势,而水胶比的降低会显著增大28 d抗压强度;随着粗骨料体积分数的增大,模袋混凝土的28 d干燥收缩率呈先减小后增加的趋势,在粗骨料体积分数为0.32时有最小值,而粗骨料体积分数分别为0.30、0.34、0.36时所对应的前7 d干燥收缩率均可达28 d总干燥收缩率的50%以上,说明模袋混凝土的干燥收缩在早期增长较快。     

通气对水平旋流内消能泄洪洞水力特性的影响

 通过模型试验,研究了水平旋流条件下通气对水力特性的影响,结果表明,通气对流态、泄流量、壁面压强和空腔内的气体压强均有较显著的影响。通气时,环流空腔的直径增大,流动稳定;随通气孔直径的增大,泄流量和通风量均先增大然后减小,具有最大值,且环流空腔内的负压值迅速减小并趋于零;不通气或通气孔的直径较小时,负压值较大,壁面压强也较大,这与通常的认识不同;随下游水位的升高,在下游洞口临近淹没时,通气量达到最大。