堰塞坝泄流槽断面型式离心模型试验研究

基于唐家山堰塞坝坝料级配曲线,针对梯形、三角形和复式断面3种泄流槽断面型式,开展了堰塞坝漫顶溢流离心模型试验研究。分析不同除险断面型式对堰塞坝的泄流过程、总泄流量以及泄流后残留坝体几何尺寸的影响规律,并从水动力学的角度,对该泄流过程中泄流槽不同部位的水流特征进行了研究。试验结果表明,复式断面泄流槽不仅在初期泄流效率高、峰值流量小,而且残留坝体较低,总下泄水量最大,流量过程曲线具有"矮胖型"的特征,可迅速、最大程度的降低堰塞湖水位,同时能够有效的减轻因堰塞坝泄流给下游河道造成的防洪压力,是一种相对安全、高效的堰塞坝除险处置方法。     

孤立波作用下海底管道允许悬跨长度简化计算

分析海底管道稳定性时,需要重点考虑管道发生悬空的情况。由于我国油田大多建设在近海地区,因此在考虑管道悬空问题时需考虑浅水区波浪的特点。基于孤立波理论,考虑浅水区波浪的特点,给出浅水区管道悬空段所受的动水作用力。针对常见的悬空形式,从管道最大静弯曲应力不超过材料许用应力的角度出发,推导出浅水区管道允许悬空长度的计算式。最后结合渤海湾某油田海底管道工程,计算出该海区管道的允许悬跨长度,认为该海区有部分管道已超过计算的允许悬跨长度,应进行加固处理。     

堰塞坝漫顶溃坝离心模型试验研究

基于唐家山堰塞坝坝料级配曲线,建立相应的物理模型,开展堰塞坝漫顶溃坝离心模型试验,并推导离心场下矩形薄壁堰堰流计算方法。详细分析了堰塞坝漫顶溃坝过程及溃决机理,同时根据试验得出的堰塞坝溃口流量及溃口顶宽发展过程曲线,对溃决机理研究结果做出进一步验证。结果表明:堰塞坝漫顶溃坝过程中,溃口横向扩展贯穿始终,由于大粒径颗粒在下游坝坡的残留,溃口下切发展停止时间较早,溃坝后期下游坝坡存在明显的粗化现象,且堰塞坝溃坝后较少出现全溃的情况,一般都存在一定的残留坝高,其最终溃口尺寸也应小于相同条件下的均质土坝。     

非线性波浪作用下埋置管道周围土体渗流压力计算

由于浅水区波浪的非线性影响显著,浅埋管道受非线性波浪荷载的影响大,由于波浪的传播造成海床面波压力随周期变化,而波压力会进一步传递到海床中,管道周围的渗流压力会随波浪的传播发生变化,为了保证管道长期运行的稳定性,需要研究海底管道周围渗流压力的变化。基于Biot固结理论和一阶近似孤立波理论研究了非线性波浪作用下浅水区埋置管道周围的渗流压力分布,推导海床内管道周围的渗流压力解析解,并与已有的非线性波的试验结果及推进波的数值计算结果进行比较。计算结果表明,在孤立波的作用下,海底管道附近的渗流压力呈正弦分布,与试验结果一致。同时,根据不同波浪理论得出的渗流压力差别较大,工程计算中应根据海况条件合理地选择相应的波浪理论。     

利用温度场计算渗透流速的数学模型

通过温度场探测堤坝渗漏的技术已经得到了广泛应用,利用温度场求解相关渗流参数的理论也得到快速发展。利用温度场计算渗流参数时通常假定存在一条或多条集中的渗漏通道,并在此基础上建立数学模型,计算渗漏通道的渗透流速及渗漏流量,但这种处理方式仅对渗漏通道进行研究,得到的近似结果并不一定符合工程实际。部分学者利用热传导理论及渗流理论建立数学模型,但由于其边界条件假定过于理想,模型在应用过程中存在局限性。在总结前人研究成果的基础上,设定了更符合实际情况的边界条件,建立有限空间内基于渗流问题的二维温度场数学模型,并在一定初始条件和边界条件下解出模型的解析解,最后以西藏某水库为例,验证了该数学模型的合理性。     

海底管道与海床相互作用研究综述

随着海上油气田的快速发展,目前我国已建海底管道超过6 000 km。近年来,管道事故时有发生,管道工程的安全性和管道的稳定性问题得到越来越多研究学者的重视。鉴于海底管道与海床的相互作用是研究管道稳定性问题的关键,阐述了海底管道在波浪作用下与海床间相互作用的试验研究现状,包括机械加载式试验、水槽模型试验、离心模型试验等;以及理论研究现状,包括解析方法和数值方法等。最后对波浪作用下海底管道和海床相互作用尚待研究的问题进行了展望,研究分析认为正确建立管道与海床本构模型等问题是未来研究海底管道稳定性的重要方向。