开裂混凝土有效导热系数研究:三维模拟与试验验证

利用三维的细观数值模拟,研究了混凝土在单轴拉伸和压缩破坏过程中有效导热系数(ETC)的变化规律,并分别给出拉伸应变、压缩应变与ETC的定量关系。研究发现:(1)拉伸过程中,混凝土试件的ETC在塑性阶段显著下降(23%),但在软化阶段变化很小;(2)压缩过程中,混凝土试件的ETC在塑性强化阶段前期显著下降(30%),在塑性强化阶段后期趋于稳定,而在下降阶段又开始缓慢地减小;(3)骨料与砂浆间界面开裂所形成的界面热阻是导致混凝土ETC在塑性阶段急剧下降的主要原因;(4)开裂强化了混凝土导热性能的各向异性。随后,对单轴压缩破坏混凝土垂直于裂纹方向ETC(C-ETCV)进行了试验测量。数据表明:在单轴压缩过程塑性强化阶段前期,C-ETCV急剧下降20%~25%;在塑性强化阶段后期逐渐趋于稳定。随后利用模拟结果拟合确定了王家俊模型中的界面热阻因子,比较了王家俊模型与试验结果,两者比较吻合,证明了数值方法和王家俊模型的正确性。     

基于k-最近邻筛选的BMA集合预报模型研究

针对冗余训练样本会降低BMA参数求解效率与精度问题,本文提出在BMA运算之前采用k-最近邻(k-nearest neighbor)算法筛选有价值训练样本,并用于BMA参数求解的改进模型。模拟试验在淮河王家坝站进行,分别以k-最近邻筛选、不筛选两种方案为BMA提供训练样本,统计分析两种方案中王家坝站流量模拟结果,评价BMA改进法的性能。模拟结果显示,采用k-最近邻样本筛选方法后,BMA模型对洪水过程以及洪峰的预报精度提升明显;概率预报结果的离散程度降低的同时,可靠性程度获得提升。k-最近邻样本筛选方法的引入,能够有效去除BMA模型训练样本中的冗余数据,以少量的样本获得更可靠的模型参数,改善集合预报性能。     

潮汐双向流条件下丁坝水流特性研究

以长江口南支河段为原型,概化并建立水槽数学模型,研究径潮双向流条件下丁坝附近的水流结构。研究表明:丁坝一侧河岸,丁坝下游潮差远大于上游,在丁坝上游潮差小于对岸侧,下游潮差大于对岸侧;落潮时,丁坝回流区与壅水区长度大于涨潮,转流时刻,丁坝坝头附近流速相对较大;河床底部剪切应力变化在涨落急时刻最大,且落潮大于涨潮,转流时刻坝头及坝身迎水侧剪切应力增加明显。     

乌苏里江流域TRMM降水数据精度评价与修正

将地面站点观测的降水数据作为基准降水数据,评估汛期热带降雨观测计划(TRMM)降水产品3B42研究型数据(V7)与实时降水数据(RT)的日以及月尺度数据在黑龙江省乌苏里江流域的时空精度。结果表明:在时间尺度上,TRMM 3B42V7与3B42RT的日降水数据与站点降水数据相比,均系统性偏小,且相关性不是很好;相对而言,3B42RT与站点数据的偏差程度较小,相关性较好;月尺度数据与日尺度数据相比,月数据精度均有很大提高,且2种产品数据精度相差不大;在空间尺度上,TRMM 3B42V7和3B42RT都能较好地展现乌苏里江流域降水的空间分布特征。针对评估结果,使用加法和乘法模型对TRMM 3B42V7和3B42RT的月降水数据进行修正。修正后,2种TRMM卫星降水产品的月降水数据精度均有提高,并且加法模型修正效果更好。因此,可选取加法模型修正后的3B42RT月尺度降水数据用于汛期乌苏里江流域的相关水文研究。     

承压含水层地下水稳定流的有限层分析

有限层法是一种对空间某一方向进行数值离散,而在其余两方向采用连续函数的半数值半解析方法.该方法能有效地将三维问题简化为一维问题求解,从根本上解决了常用数值分析方法在模拟三维地下水运动时存在的计算工作量大、占用内存多、耗时大等缺点.文中基于有限层法的优点,推导了以伽辽金法结合贝塞耳函数为基础的层状非均质各向异性承压含水层的稳定流有限层方程,并编制了相应的计算程序.通过对2个经典算例的数值解与解析解对比分析,验证了该方法的正确性.     

淮河中游蚌埠闸至老子山段断面法冲淤变化分析

根据河道实测资料,采用断面法分析淮河中游蚌埠闸至老子山段冲淤变化情况。结果表明,蚌埠闸至洪山头间的河道段,主槽在1971年—2001年间均呈冲刷状态,其中1983年-1992年间冲刷幅度最大,造成主槽冲刷下切的原因有自然冲刷和人工采砂两个因素。滩地在1971年-1992年间呈淤积状态,1992年—2001年间趋于稳定;洪山头至老子山间的入湖河口段,主槽和滩地在1992年—2001年间均呈淤积状态。     

承压水上采煤底板破坏规律流固耦合研究

为分析承压水上采煤底板变形破坏规律,建立了承压水上采煤流固耦合数学模型,采用FLAC3D模拟软件分析之。运用正交试验的方式对底板变形破坏影响较大、易量化的4个因素进行分析;在此分析基础上得出单一因素对底板破坏的影响关系。分析结果表明：影响底板破坏深度大小的因素依次是工作面宽度、隔水层厚度、承压水压力和煤层埋深;随着隔水层厚度的增加,底板的破裂深度及范围有减小的趋势,同时在隔水层底部的原位张裂范围也在减小,甚至消失;在流固耦合模式下随着水压力的增加,岩体的破坏程度远远大于非耦合的情况。     

内河单柱式航标防撞有限元动力分析

利用ABAQUS非线性有限元程序,对船舶撞击航标桩的土体结构进行有限元动力分析,分别对无防撞设施和防撞设施分别为钢飘护舷和钢管防护架的航标桩受到撞击后的动力响应进行分析.通过应力、位移及加速度响应时程曲线对3种情况进行对比分析与优化选择.结果表明,采用钢飘护舷具有更好的防护作用.同时也提出了设计及使用的问题和建议,为今后推广和使用具有一定的指导意义.     

蒸发过程中饱和土壤水稳定同位素运移规律浅析

基于Fick定律和质量守恒定律推导了饱和土壤水在蒸发过程中的稳定同位素微分方程模型,分析了饱和土壤水的边界条件,给出了解析解,为数值模拟蒸发、蒸发过程中土壤水的稳定同位素组成变化提供了确定性的数学基础,对土壤水分运动以及土壤水稳定同位素的研究具有一定的理论意义.     

高液限土和煤系土抗剪强度的水敏感性比较研究

为研究分布在广梧高速公路沿线的高液限土和煤系土的水敏感性,通过常规直接剪切试验测定了不同含水状态高液限土和煤系土试样的抗剪强度,对比分析了含水量对两者抗剪强度的影响,并探讨了实际工程中应对高液限土和煤系土问题的策略.研究结果表明:高液限土和煤系土的抗剪强度均与起始含水量具有明显的相关关系,起始含水量越大抗剪强度越小.随着含水量的增大,高液限土黏聚力的对数与含水量成线性关系减小,其内摩擦角则先小幅减小,后急剧减小.随着含水量的增大,煤系土黏聚力变化具有显著的分段性:先小幅减小,后大幅减小,且其对数与含水量成指数关系.含水量变化对煤系土内摩擦角的影响较小.粒组成分的不同是导致高液限土和煤系土水敏感性不同的主要原因.