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基于物理模型试验的某排洪沟优化设计研究

基于物理模型试验的某排洪沟优化设计研究

2019年全国工业流体力学会议

作者：胡志鹏胡良明王涛郭新蕾郑州大学水利与环境学院中国水利水电科学研究院

针对该山地排洪沟工程设计方案的前期物理模型试验表明,排洪沟上游平段采用圆弧衔接以及陡槽段采用台阶式溢洪道的整体设计布置合理,过流能力满足要求,台阶段水流掺气较充分,掺气后流速趋于稳定,但进水口主流方向角度较大,明渠内水流分... 详细信息

针对该山地排洪沟工程设计方案的前期物理模型试验表明,排洪沟上游平段采用圆弧衔接以及陡槽段采用台阶式溢洪道的整体设计布置合理,过流能力满足要求,台阶段水流掺气较充分,掺气后流速趋于稳定,但进水口主流方向角度较大,明渠内水流分布不均匀,水位雍高超过现有渠道边墙。为较好的改善水流流态,对溢洪道进行了物理模型试验研究,采用在进水口处设置导流墩的优化方案,并在千年一遇工况下进行了试验研究。结果表明该方案明渠内水面线明显下降,流速分布较为均匀,导流墩上压力不大。实测陡槽段台阶式溢洪道消能率达到了90%,起到了优化设计的效果,对其他同类实际工程具有参考价值。

关键词：排洪沟物理模型试验台阶式溢洪道导流墩流速分布消能率

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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深部层状围岩巷道物理模型试验研究

山西建筑 2019年第10期45卷 74-76页

作者：张力王华贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司贵州贵阳550081

伴随浅部资源的开采枯竭,深部开采的频率将会增加,并且采深也会加大。深部巷道围岩大多为沉积岩,沉积岩的层理结构面,使其变形破坏特征明显不同于均质岩体结构,给巷道的稳定控制带来了困难。鉴于此,依托WYQ1000—Ⅰ型地下工程综合试验... 详细信息

伴随浅部资源的开采枯竭,深部开采的频率将会增加,并且采深也会加大。深部巷道围岩大多为沉积岩,沉积岩的层理结构面,使其变形破坏特征明显不同于均质岩体结构,给巷道的稳定控制带来了困难。鉴于此,依托WYQ1000—Ⅰ型地下工程综合试验模拟系统,对深部层状围岩巷道展开物理模型试验,研究了三种支护方式下巷道的变形破坏特征及围岩的应力演化规律,为深部开采工程提供一定的参考。

关键词：深部层状围岩物理模型试验变形破坏特征应力演化规律

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尾矿坝稳定性物理模型试验研究

金属矿山 2013年第12期42卷 115-117页

作者：张敏哲金爱兵王志凯张院生北京科技大学土木与环境工程学院

以西石门铁矿生产的尾矿砂作为试验材料,通过自行研制的尾矿坝物理模型试验装置,按照室内小比尺堆积尾矿坝模型。加压试验导致坝体内产生高孔隙水压力,而浸润线上升幅度及影响范围较小,表明由于坝体继续堆高引起尾砂液化从而导致坝体失... 详细信息

以西石门铁矿生产的尾矿砂作为试验材料,通过自行研制的尾矿坝物理模型试验装置,按照室内小比尺堆积尾矿坝模型。加压试验导致坝体内产生高孔隙水压力,而浸润线上升幅度及影响范围较小,表明由于坝体继续堆高引起尾砂液化从而导致坝体失稳的风险不大。坝体位移监测结果表明尾矿坝中部变形最大,该区域为尾矿坝体失稳及采取工程措施的关键部位,坝体稳定存在1个临界高度,当超过其高度会使变形急剧增大,引起坝体失稳。因此在实际工程中应充分重视这一临界高度,并采取相应的工程措施。

关键词：试验材料尾矿坝物理模型试验稳定性分析

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高速铁路采空区路基变形物理模型试验研究

高速铁路采空区路基变形物理模型试验研究

作者：张世亮西南交通大学

学位级别：硕士

目前国内对于通过采空区的高速铁路,绝大部分采取绕避,但同时考虑线路的平顺,只针对无法绕避的小型采空区进行工程治理。国内对于桩板结构应用于软土地基尚有研究,但将桩板结构应用于采空区的处理上却很少。本文以高速铁路合福线五府山... 详细信息

目前国内对于通过采空区的高速铁路,绝大部分采取绕避,但同时考虑线路的平顺,只针对无法绕避的小型采空区进行工程治理。国内对于桩板结构应用于软土地基尚有研究,但将桩板结构应用于采空区的处理上却很少。本文以高速铁路合福线五府山车站采空区路基桩板结构处理工程为依托,采用物理模型的方法,研究桩板结构的作用机理和沉降规律等。主要研究内容和成果如下： (1)对国内外采空区的研究现状以及采空区的处理进行了分析总结,对物理模型试验理论进行了阐述。 (2)对模型试验原型段五府山车站采空巷道路基的工程地质条件进行了调查分析。 (3)根据模型试验相似原理,设计了模型试验方案,并按照设计方案完成模型试验,根据试验数据,绘制相关曲线,得到如下结论： ①桩身轴力随着桩身深度增加逐渐减小,桩顶处轴力最大,采空巷道段轴力恒定;随着桩长的增加,端承力逐渐减小。 ②桩侧摩阻力随着桩身深度的增加不断减小,在桩的上段,侧摩阻力较大,到达采空巷道部分,侧摩阻力为零;随着桩长的增加,侧摩阻力分担的荷载增加。 ③桩土应力比与桩体荷载分担比变化规律相似,都是随着荷载的增加增大,在最终荷载情况下,桩土应力比为127,桩所分担的荷载为55.8%。 ④随着荷载的增加,承台顶面、承台下方桩间土沉降量都逐渐增大;虽然各处沉降量略有差异,.但差别都很小;可见,承台为刚性承台,在荷载作用下整体受力,整体沉降：随着路堤荷载增加,沉降曲线都是由陡变缓,最终趋于稳定增长。 ⑤桩板结构对采空巷道的处理效果较好,承台板总体沉降较小,采空巷道附近桩体轴力较小,采空巷道顶板基本没有沉降。

关键词：采空区路基桩板结构物理模型试验变形

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胶州湾物理模型试验测控系统的设计与实现

胶州湾物理模型试验测控系统的设计与实现

作者：王春晓国家海洋局第一海洋研究所

学位级别：硕士

胶州湾物理模型试验是研究胶州湾水动力特性的主要技术手段之一，试验的结果可为胶州湾的科学发展和持续使用提供决策依据。测量与控制系统的研制是试验顺利进行的重要技术保障。本文根据胶州湾物理模型试验的需求，开发了一套高精度、... 详细信息

胶州湾物理模型试验是研究胶州湾水动力特性的主要技术手段之一，试验的结果可为胶州湾的科学发展和持续使用提供决策依据。测量与控制系统的研制是试验顺利进行的重要技术保障。本文根据胶州湾物理模型试验的需求，开发了一套高精度、低成本、可靠性强并且使用方便的自动测控系统，并最终投入实际应用，完成了试验中潮汐控制及各参数测量的任务，提高了试验的精度和工作效率，确保了试验的质量，主要研究内容及结果如下：（1）根据胶州湾潮汐的主要特征设计了使用水位控制方式进行潮汐模拟的控制系统，该系统基于变频调速技术，通过PLC控制变频器来驱动双向轴流水泵进行潮汐的生成。实验结果表明该系统可以准确地控制模型瞬时进出水量，保证了模拟潮汐的精度。（2）研制了一套可进行胶州湾物理模型中湾口流速分布测量的系统，该系统通过计算流速传感器输出信号的频率来进行流速的测量，通过数据采集板卡实现频率数据的实时多通道采集。（3）基于ZigBee技术,利用工控机，无线通信模块和高精度光栅水位仪集成了无线水位数据采集系统。该系统可以实时地对潮汐水位以及蓄水池水位进行监测。（4）研制了一套大范围数字粒子流场测量系统，可以进行胶州湾物理模型潮汐全域流场的测量，创造性地利用数码单反相机以倾斜的方式进行拍照或录像，完成对潮流场图像的获取。最后，本文对研究成果及存在的问题进行了总结，并对系统的进一步完善提出了一些建议。

关键词：胶州湾物理模型试验测控系统潮汐模拟流速水位流场

基于物理模型试验的斜坡式防波堤护面块体稳定性研究

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水运工程 2012年第2期 8-10,29页

作者：李楠湖北省交通规划设计院湖北武汉430051

模型按照重力相似准则设计,结构断面尺寸满足几何相似。根据试验场地、现有块体质量和试验要求,对试验断面采用合理的长度比尺。采用电机伺服驱动推板吸收式造波机,并选用合适的波谱按照《波浪模拟规程》要求进行滤波,对试验断面进行稳... 详细信息

模型按照重力相似准则设计,结构断面尺寸满足几何相似。根据试验场地、现有块体质量和试验要求,对试验断面采用合理的长度比尺。采用电机伺服驱动推板吸收式造波机,并选用合适的波谱按照《波浪模拟规程》要求进行滤波,对试验断面进行稳定性和越浪量试验。根据试验结果,对原斜坡堤断面进行优化,最终确定了斜坡堤断面,保证斜坡堤的稳定性和安全性。

关键词：斜坡堤稳定性断面物理模型试验

册田水库溢洪道水力特性物理模型试验和三维数值模拟

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册田水库溢洪道水力特性物理模型试验和三维数值模拟

作者：王挺力太原理工大学

学位级别：硕士

溢洪道是水利枢纽工程中一种重要的泄水建筑物,其作用是渲泄超过水库调蓄能力的洪水保证工程安全,在工程实践中,常因地质、地形、工程结构和枢纽整体布置等条件的限制,溢洪道的布置形式多种多样。因此,溢洪道设计方案通常要进行物理模... 详细信息

溢洪道是水利枢纽工程中一种重要的泄水建筑物,其作用是渲泄超过水库调蓄能力的洪水保证工程安全,在工程实践中,常因地质、地形、工程结构和枢纽整体布置等条件的限制,溢洪道的布置形式多种多样。因此,溢洪道设计方案通常要进行物理模型试验,对溢洪道的水力特性进行试验研究进而对溢洪道布置进行优化。本文以册田水库正常溢洪道工程的基本资料为依据,采用物理模型试验与紊流数值模拟相结合的方法对溢洪道整体流场进行研究,通过水工模型试验,对溢洪道整体水流的水力特性进行了试验,测量了不同运行工况下溢洪道内的流量、水面线和流速分布。同时,利用FLUENT软件,采用RNGk一ε紊流模型,使用VOF自由表面追踪法对册田水库溢洪道整体水流流态进行了三维数值模拟,三维数值模拟结果与模型实测结果吻合良好,在此基础上提出了提高数值模拟精度的处理方法。研究证明本文所采用的三维数值模拟计算方法可以较好地对溢洪道全流场进行模拟,拓展了溢洪道水流特性的研究手段,具有较高的应用价值和一定的学术价值。本文的主要内容为： 1.通过阅读文献对溢洪道水力特性的物理模型试验与数值模拟进行较全面的了解。 2.结合册田水库正常溢洪道的工程布置,进行物理模型试验的模型设计、模型加工、设备的安装调试等试验前期工作。 3.进行不同流量(300.0m3/s,500.0m3/s,1000.0m3/s,1500.0m3/s,2002.0m3/s,2225.6m3/s,2400.0m3/s)情况下的溢洪道水力特性试验。测量溢洪道沿程典型断面水深和溢洪道典型断面流速分布。 4.使用FLUENT软件,采用RNGk-ε方程紊流模型并结合VOF追踪自由水面法,对溢洪道进行整体三维数值模拟,并提取与物理模型试验测点位置相对应的计算结果,进行水面线、流速分布数据的整体分析。 5.将实测的溢洪道水力特性数据作为验证资料,与数值模拟结果进行对比分析,验证数值模拟结果的可靠性。

关键词：溢洪道水力特性物理模型试验三维数值模拟 FLUENT软件 VOF方法

滑坡防治预应力格构锚固技术物理模型试验研究

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滑坡防治预应力格构锚固技术物理模型试验研究

作者：胡兆江长安大学

学位级别：硕士

预应力格构锚固体系是一种主动抗滑结构,具有表面护坡和深层加固双重兼顾,结构轻便,施工简单,技术风险低等优点。在滑坡防治工程中可以和抗滑桩等技术组合协调使用,与植被护坡技术相配合,既可以达到保证滑坡稳定性的目的,又可以对滑坡... 详细信息

预应力格构锚固体系是一种主动抗滑结构,具有表面护坡和深层加固双重兼顾,结构轻便,施工简单,技术风险低等优点。在滑坡防治工程中可以和抗滑桩等技术组合协调使用,与植被护坡技术相配合,既可以达到保证滑坡稳定性的目的,又可以对滑坡进行有效的绿化,是一种高效、经济、环保的滑坡治理加固措施。但由于该技术在工程中应用时间不长,直至目前尚未建立有效、完善的设计理论,对其设计主要还是依据工程实践经验,因此对预应力格构锚固体系设计理论开展研究,具有重要的理论意义和工程应用价值。本文依托中国地质调查局项目“滑坡防治格构锚固技术大型物理模型试验(项目编号:1212011220145)”,重点研究了预应力格构锚固体系的抗滑机理、变形特点和破坏模式,通过研究得出如下主要成果:(1)根据相似理论确定了模型试验相似常数,对预应力格构锚固物理模型试验进行了设计。(2)通过全站仪监测和位移计测试,得到了滑坡体和格构梁位移变形情况;通过埋设在坡脚和坡体的压力盒,对格构锚固体系中滑体内部应力分布规律进行了测试;通过在格构梁底部埋设微型压力盒,测试了格构梁底部地基反力分布规律;通过安装在锚头的锚杆拉力计和在锚杆主筋上粘贴应变片,研究了预应力格构锚固体系中锚杆受力特点、分布规律以及变形情况;通过粘贴在格构梁钢筋上的应变片,测试得到滑坡时格构梁应力变化规律。(3)运用故障类型与影响分析(FMEA)方法对预应力格构锚固体系破坏类型进行了分析,总结了体系主要破坏类型,分析了设计和施工阶段加强要点,对预应力格构锚固体系设计具有一定的参考价值。

关键词：滑坡防治预应力格构锚固体系物理模型试验应力与变形规律 FMEA法破坏类型

基于不同断面固化方案的河道断面冲淤变化物理模型试验分析

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水利科技与经济 2017年第6期23卷 28-33页

作者：陈昕辽宁水利土木工程咨询有限公司沈阳110003

为运用物理模型分析天然河道冲淤变化过程,探求测量断面相对稳定的水位流量关系曲线,通过设定不同物理模型来分析不同方案下的河道冲淤过程以及流量过程。研究结果表明,试验方案一下断面淤积较大,高水时有塌岸现象,低水时河道断面水位... 详细信息

为运用物理模型分析天然河道冲淤变化过程,探求测量断面相对稳定的水位流量关系曲线,通过设定不同物理模型来分析不同方案下的河道冲淤过程以及流量过程。研究结果表明,试验方案一下断面淤积较大,高水时有塌岸现象,低水时河道断面水位流量关系较为稳定;试验断面上下游设置两坎的固化方案,河道断面冲淤变化最小,水位流量关系线较为单一。研究成果对于河道断面固化方案下的断面冲淤变化和探求断面水位流量关系提供方法参考。

关键词：不同断面固化方案河道冲淤变化分析水位流量关系变化物理模型试验