小浪底水库坝区动床模型选沙与验证试验研究

小浪底水利枢纽自投入运行以来,由于受泥沙淤积的影响,出现了枢纽进水口淤堵、闸门启闭困难等问题,亟需通过模型试验来研究不同水沙条件、不同运行调度条件下坝区泥沙的淤积状况。本文运用实体模型,根据重力相似条件及阻力相似条件,结合模型沙的选择对坝区模型进行了验证。结果表明,以201×7阴离子交换树脂粉作为模型沙可满足起动和沉降相似条件,模型比尺设计也满足相似性及精度的要求,可以进行后续试验研究,并为小浪底水利枢纽进水塔群前防淤堵研究提供依据。     

高含沙水流作用下水垫塘底板上举力特性试验

针对高含沙水流对水垫塘底板上举力特性的影响,通过模型试验,研究了不同含沙量下底板上举力的分布规律、幅值特性和频谱特性。结果表明:含沙水流作用下的上举力沿程分布规律与清水时相同;各流速下上举力时均值均随含沙量的增大而增大,且基本呈线性函数关系,斜率在0.17～0.22之间;上举力标准差随含沙量的增大先增大后减小,在含沙量为183 kg/m~3时出现峰值;上举力的脉动在0～3 Hz的低频范围内,与清水相比,水流含沙后功率谱的频带宽度增加,高频域内的功率谱密度值有所增加;水流的时间积分尺度随着含沙量的增大呈先增大后减小的趋势。     

某水库工程泄洪排沙洞出口消能防冲方案模型验证及优化设计

通过对某水库泄洪洞出口挑流消能工进行水工模型试验发现,挑流水舌底部会间歇性受底部水体的影响,水流集中,不利于下游河道消能防冲。调整泄洪洞挑坎高度及挑角后,挑流水舌不再受底部水体的影响,挑流消能的效果较好。今后在挑流消能体型设计时应充分考虑下游地形及下泄水流在各工况下的实际流态情况,以便类似工程避免出现不利情况。     

照片数量对SfM动床河工模型地形三维重构的影响研究

SfM是摄影测量领域近年来飞速发展的三维场景重构技术,目前已在地貌勘测、文物勘察、冰川演化、岩石勘探、土壤侵蚀等研究领域开展了大量尝试和应用,而在河工模型方面的应用研究尚处于起步阶段。本文开展了输入照片数量对SfM法动床河工模型地形三维数字高程地形(DEM)重构精度影响研究,采用4个不同视角对河工模型动床冲淤地形进行拍摄,选取不同数量照片作为输入开展SfM法三维地形DEM重构,然后将每组DEM重构结果与传统测针法测量进行对比。结果表明,当照片数量较少时,增加照片数量可改善SfM重构精度,但当照片数量较多时,虽可为SfM提供更多的床面变化图像信息,但同时带来由于特征点成像变化而引起的误匹配现象,反而可能导致SfM重构精度下降。鉴于不同动床模型的模型沙和光照等外部条件不同,实际应用时须针对不同模型的特点进行深入对比和分析,选取合理的照片张数开展SfM法动床冲淤地形测量。     

地质力学模型试验中的变位信息监测及其在工程中的应用

地质力学模型综合法试验还没有形成一套完整的基于变位信息监测的稳定分析评价体系。针对这一问题,根据地质力学模型超载法、降强法和综合法3种破坏试验方法的原理和点安全系数基本公式,建立了基于地质力学模型综合法试验的大坝稳定安全系数评定关系式;应用变形突变理论,提出将坝体和坝肩岩体变位曲线中的拐点1作为初裂特征点、拐点2作为大变形特征点,并将各特征点对应的安全系数作为评价高拱坝整体稳定的依据。采用地质力学模型综合法,开展了加固地基条件下锦屏Ⅰ级高拱坝3维地质力学模型破坏试验,获得了坝与地基的表面变位、坝体应变和结构面内部相对变位的分布特性,并找到变位发展过程曲线中的特征拐点,综合模型破坏形态等分析得出坝肩稳定综合法试验安全度为5.2~6.0。该成果为工程的设计施工和安全运行提供了重要的依据。     

半潜型风电浮式基础运动特性试验研究

针对5 MW海上风机半潜型浮式基础的运动特性进行模型试验研究,考虑系泊线、塔柱及叶片,采用1∶50的比例制作浮式基础在内的风机系统模型,设计加工了人工风场产生风载荷。通过无接触式光学六自由度三维运动测量仪测量模型在风浪联合作用下的运动响应,测试不同海况、不同风速下的风机系统运动响应,得到了风机系统的固有运动特性,幅频响应特性,以及定常风对浮式风机纵荡、垂荡、纵摇的影响规律。通过实验结果,评估了风机浮式基础在不同海况下的发电作业和生存能力。     

跌坎对消力池水力特性影响的试验研究

为研究跌坎在底流消能中的作用,依托某工程水力学模型,研究了跌坎对消力池内水流流态、临底流速及脉动压强的影响。结果表明:在来流量一定的情况下,随着跌坎高度的增加,消力池内流态会由底流依次演变为淹没混合流及淹没面流流态。加设跌坎可显著降低消力池前半段的临底流速,且跌坎越高,最大临底流速降幅越大,跌坎对消力池后半段的临底流速基本无影响;跌坎对脉动压强影响较大,随跌坎高度的增加,最大脉动压强先增大后减小;加设跌坎后,脉动压强和临底流速沿程先增大后减小,且脉动压力和临底流速的最大值位置基本在同一区域。     

锚杆格构梁模型试验研究

对锚杆格构梁进行了系统的模型试验研究,探讨锚杆格构梁的受力特点及规律.模型试验在坡体后缘加载,通过在格构梁上布置压力盒及应变片得出了格构梁底部土体压力及变形的分布.结果显示,随着荷载的增大,格构梁所受压力及应变随之增大,在格构梁悬臂端及跨中所受压力较小、变形较大,在格构梁交叉处所受压力较大、变形较小,格构梁整体压力及应变基本呈三角形分布.     

软上地基上加筋碎石垫层工作性状试验研究

通过模型试验研究了加筋和不加筋碎石垫层在软土地基上的承载特性,分析了垫层厚度、加筋材料、加筋层数、筋体布置位置等因素对垫层承载特性的影响。结果表明：垫层厚度对地基沉降影响明显,合理的垫层厚度能有效地降低地基的沉降;加筋后的碎石垫层对降低地基沉降的效果更明显,同等条件下,土工格室的加筋效果优于土工格栅;加筋层数及筋体布置位置对加垫碎石垫层承载特性有一定影响,层数越多加筋效果越好,将筋体布置在垫层下部时效果最好;加垫层能在一定程度上提高地基基床系数,其中土工格室加筋碎石垫层对提高地基基床系数效果最好。     

压杆效应对齿轮增减速传动振动的影响

从产生齿轮传动振动的根源--力出发.对造成齿轮增速传动与减速传动振动差异的原因进行了分析.通过对齿面摩擦力形成的压杆效应指数计算公式的推导,揭示了压杆效应指数与齿轮传动振动之间的关系,同时还给出了齿轮传动增速与减速振动相对强弱的判别公式,通过模型试验得到了与理论分析基本一致的结果.