某抽水蓄能电站下库进出水口水沙运动特性试验研究

利用河工模型对某抽水蓄能电站下库区进行了特征洪水过程及电站运行的联合模拟试验。试验表明在输沙槽与拦沙潜堰共同作用下,电站进出水口的含沙量得到有效控制。在来水含沙量低于3kg/m3时,进出水口含沙量都满足电站运行要求,但是在含沙量较高的洪水期,底部浑水会逆行至电站进出水口附近,导致过机含沙量较高,因此提出了增设非封闭式拦沙潜坝的修改方案。修改方案改善了进出水口前的水流结构,起到了良好的拦沙截淤作用,进出水口前含沙量及泥沙淤积大幅减少,蓄能期过机含沙量降低13%~22%。在含沙量较大的洪水期,电站不宜抽水运用,但适时采用发电运行有助于减轻下库进出水口前的泥沙淤积。     

孔隙液体对透明土渗透特性影响对比试验

针对熔融石英砂与混合油、溴化钙及蔗糖等孔隙液体制配成的3种透明土试样,开展渗流液体与孔隙液体一致或者不一致两种情况下的常水头渗透试验,测得透明土材料在不同孔隙液体、粒径及相对密实度等情况下的渗透率,以及水在3种透明土试样中的渗透过程;并与福建标准砂相关试验结果进行了对比分析。进而开展透明土试样电渗可视化模型试验,初步探讨孔隙液体、渗透率等因素对电渗过程与机理的影响规律。试验结果表明,透明土试样渗透特性不仅与粒径分布、相对密实度等因素相关,而且与孔隙液体种类相关;混合油、溴化钙溶液制配成的透明土渗透率与天然砂土渗透率最为相近。     

台阶式溢洪道掺气消能效果试验研究

通过模型试验分析了台阶式溢洪道掺气对消能效果的影响。对比分析了无掺气坎、掺气坎高分别为20 cm和40 cm时的掺气效果和消能率。当掺气坎高时,水体掺气充分,水流涡旋剧烈,形成水汽两相流,水流下泄旋滚过程中势能转化成动能,在泄槽段可耗散较多能量。因此,设置掺气设施比不设置掺气设施消能效率大、消能效果好,有效地防止了空化空蚀现场的发生。     

砂粒含水层基坑水平井降水模型试验及其数值分析

水平井降水是在原降水竖井中打入水平井,使地下水流通过水平井汇聚到竖井中,快速高效降低地下水位的一种方法.采用自行设计加工的试验模型对砂粒含水层地下水向水平井流动进行模拟,在变水头条件下对不同规格水平井的降水规律进行分析,得出水平单井降水效果的基本规律以及管径、管长等对降水效果的影响.试验结果表明,增大管径的降水效果远大于增加管长的降水效果;水平井降水具有和传统的竖井降水完全不同的降水规律和特征;采用水平井可以极大提高降水效率,且采用管径大,长度长的水平井降水效果明显.     

地震作用下海底悬跨管道动水作用力试验研究

为了拓展对海底悬跨管道在地震作用下水动力效应的认知,利用水下地震模拟系统开展了刚性管道在地震作用下的水下模型实验.测量了管道周围流场的变化和管道表面的动水压力,并采用Morison方程,按最小二乘原理得出管线的拖曳力系数和惯性力系数,讨论了它们与雷诺数Re、Keulegan-Carpenter数KC、水深及间隙比的关系.通过对试验数据分析得出:Re和KC对管线的受力影响显著;相对于波浪和海流,地震动包含的较高频率会对管道的动水作用力产生重要影响;本次试验工况下,水深和悬跨高度对管道的受力影响不明显.     

Evaluation of group effect of pile group under dragload embedded in clay

A simple semi-empirical analysis method for predicting the group effect of pile group under dragload embedded in clay was described assuming an effective influence area around various locations of pile group. Various pile and soil parameters such as the array of pile group, spacing of the piles (S), embedment length to diameter ratio of piles (L/D) and the soil properties such as density (γ), angle of internal friction (φ) and pile-soil interface friction coefficient (μ) were considered in the analysis. Model test for dragload of pile group on viscosity soil layer under surface load consolidation conditions was studied. The variations of dragload of pile, resistance of pile tip and the layered settlement of soil with consolidation time were measured. In order to perform comparative analysis, single pile was tested in the same conditions. The predicted group effect values of pile group under dragload were then compared with model test results carried out as a part of the present investigation and also with the values reported in literatures. The predicted values were found to be in good agreement with the measured values, validating the developed analysis method. The model test results show that negative skin friction of pile shaft will reach 80%–90% of its maximum value, when pile-soil relative displacement reaches 2 mm. Foundation item: Project(50679015) supported by the National Natural Science Foundation of China     

锡崖沟瀑布景观工程水力模型试验研究

根据锡崖沟景区规划设计,沿锡崖沟水库溢洪道下部开凿底洞引水,在水库下游红岩大峡谷常年形成20 m宽大瀑布.以满足瀑布流的重力和紊动阻力相似的原则进行了其正态模型设计.通过模型放水试验表明：流量变化对瀑布水流流态影响很大,溢流槽空间狭小,加之上游进口扇形扩散段扩散角偏大,水流扩散不充分,堰顶溢流不均匀,瀑布景观效果差.将模型的溢流堰顶修改为T型复式断面后,顺应了水流的流动特性,在各级流量下均能获得比较好的瀑布景观效果.     

倒U型泄洪洞水力特性试验研究

雷公洞枢纽是岩溶地区堵塞溶洞形成的水利水电工程,受其特殊的地形地质条件限制,泄洪洞采用了较为罕见的倒U型布置,洞内最大水头140m,下游陡坡泄槽段最大流速高达50m/s左右,各种因素使得本工程泄洪洞水力特性变得十分复杂.通过模型试验研究这种高水头、高流速且布置形式特殊的泄洪洞水力特性:水流流态、压力、流速以及空化情况等,并比选了不同的闸门方案及闸门槽与下游泄槽之间的衔接段体型,给出了泄洪洞体型的优化修改意见,研究成果可为类似工程设计提供参考.     

索穹顶与单层网壳组合结构的模型试验研究

研究索穹顶与单层网壳组合的新型空间结构的受力性能.设计肋环型索穹顶与肋环双斜杆型单层网壳组合的结构,对其进行下部索穹顶预应力张拉试验以及结构在全跨和半跨荷载下的静力性能试验.根据试验结果对试验的计算模型进行修正,并将结构在全跨和半跨荷载下的试验实测数据与理论分析结果进行比较.结果表明,实测数据与理论分析之间差异较小,模型设计和试验方法合理,理论分析方法正确.修正的计算模型能准确反映结构的力学性能.     

深部巷道围岩破裂模型试验变形量测研究

针对地质力学模型试验内部变形难以精确量测的难题,以深部巷道围岩破裂模型试验为基础,在模型中布置了布拉格光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器,对巷道围岩内部的应变和位移进行监测,并布置了电阻应变砖进行对比分析.研究成果表明:1)电阻应变砖、布拉格光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器测得的围岩内部变形规律基本一致,将光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器应用于模型试验的内部变形量测是可行的;2)光栅尺位移传感器精度可达到0.001 mm,且具有制作简单、稳定性强、不易损坏等优点,在模型试验中具有广泛的应用前景;3)3种量测手段均揭示出深部巷道围岩内部变形呈现波峰与波谷交替变化,这与模型断面出现的破裂区与非破裂区交替破裂现象相吻合.