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泥沙颗粒相对隐蔽度理论分析及其应用

长江科学院院报 2011年第10期28卷 17-25页

作者：杨文俊孟震长江科学院水利部江湖治理与防洪重点实验室武汉430010

泥沙颗粒相对隐蔽度对泥沙的起动、输移等研究均有重要意义。简要阐述了作者近年来在相对隐蔽度理论分析及其应用方面的部分成果,包括:基于不同维度的相对隐蔽度及隐蔽度的分布规律;基于隐蔽度分析的底坡、岸坡及床面上泥沙起动流速;基... 详细信息

泥沙颗粒相对隐蔽度对泥沙的起动、输移等研究均有重要意义。简要阐述了作者近年来在相对隐蔽度理论分析及其应用方面的部分成果,包括:基于不同维度的相对隐蔽度及隐蔽度的分布规律;基于隐蔽度分析的底坡、岸坡及床面上泥沙起动流速;基于隐蔽度分析的宽级配非均匀沙起动特性Shields带状曲线成因分析以及基于隐蔽度分析的泥沙颗粒水下内摩擦角试验等相关研究,最后对泥沙颗粒相对隐蔽度的实验研究提出了展望。

关键词：相对隐蔽度泥沙起动底坡岸坡 Shields曲线水下内摩擦角

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基于二维泥沙颗粒的相对隐蔽度初步研究

长江科学院院报 2011年第5期28卷 1-4页

作者：孟震杨文俊长江科学院水利部江湖治理与防洪重点实验室武汉430010

绝对隐蔽度和相对隐蔽度是泥沙颗粒隐蔽度研究中的2大派别。针对韩其为定义的二维泥沙颗粒相对隐蔽度,给出了统计意义上的宽级配非均匀沙颗粒相对隐蔽度的计算式,对该式的物理意义进行了讨论,并提出了基于泥沙相对隐蔽度的宽级配非均匀... 详细信息

绝对隐蔽度和相对隐蔽度是泥沙颗粒隐蔽度研究中的2大派别。针对韩其为定义的二维泥沙颗粒相对隐蔽度,给出了统计意义上的宽级配非均匀沙颗粒相对隐蔽度的计算式,对该式的物理意义进行了讨论,并提出了基于泥沙相对隐蔽度的宽级配非均匀沙中"大颗粒"、"小颗粒"、"中等颗粒"的概念。

关键词：相对隐蔽度均匀分布均匀沙非均匀沙

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泥沙颗粒相对隐蔽度理论分析及其应用

泥沙颗粒相对隐蔽度理论分析及其应用

作者：孟震长江科学院

学位级别：硕士

泥沙起动研究为泥沙运动基本理论体系中一个非常重要的组成部分,两个半世纪以来,人们逐步探索了关于散体均匀沙、散体非均匀沙、粘性均匀沙以及粘性非均匀得等泥沙起动相关的一系列难题。由于研究泥沙起动的手段不同,这使得人们在泥沙... 详细信息

泥沙起动研究为泥沙运动基本理论体系中一个非常重要的组成部分,两个半世纪以来,人们逐步探索了关于散体均匀沙、散体非均匀沙、粘性均匀沙以及粘性非均匀得等泥沙起动相关的一系列难题。由于研究泥沙起动的手段不同,这使得人们在泥沙的起动机理、起动条件、起动指标、起动特性等一系列问题的认识不能趋于统一。试验表明:对宽级配非均匀沙来讲,“大颗粒”较之同粒径的均匀沙易于起动,“小颗粒”较之同粒径的均匀沙难于起动,“中等颗粒”与同粒径的均匀沙起动条件相当。泥沙颗粒之间的隐蔽与暴露作用逐渐被人们所认知,绝对隐蔽度（暴露度）、相对隐蔽度（暴露度）、暴露（隐蔽）系数等一系列问题也逐渐成为研究热点与难点。相对隐蔽度与绝对隐蔽度是泥沙颗粒隐蔽度研究中的两大组成部分。受试验条件的限制,泥沙颗粒隐蔽度的研究进展并不顺利。韩其为提出了泥沙颗粒相对隐蔽度的概念,并将其应用到了泥沙起动的研究中,同时也通过试验进行了一定的验证。本文在继承韩其为研究思想的基础上,着重研究了泥沙颗粒相对隐蔽度及其应用,主要内容包括如下三个方面: （1）不同维度的泥沙颗粒相对隐蔽度研究: 基于韩其为二维泥沙颗粒相对隐蔽度的定义,提出了三维泥沙颗粒相对隐蔽度的概念;给出了不同定义下的散体均匀沙和非均匀沙相对隐蔽度统计意义上的计算式;探讨了泥沙颗粒相对隐蔽度的分布规律;提出了基于泥沙相对隐蔽度的宽级配非均匀沙中“大颗粒”、“小颗粒”、“中等颗粒”的概念。（2）基于泥沙颗粒相对隐蔽度的散体沙起动研究: 采取滚动模型来研究散体沙在底坡以及岸坡床面上的起动问题,建立了对应的泥沙近底作用起动流速公式;提出了一系列诸如“完全隐蔽”、“伪完全隐蔽”、“极限跳跃”、“临界暴露”等概念;论证了宽级配非均匀沙的起动特性;分析了Shields带状曲线的成因;建立了散体沙无因次起动切应力与泥沙颗粒相对隐蔽度在不同起动标准下对应的数值关系。（3）基于泥沙颗粒相对隐蔽度的物理实验研究: 对泥沙界最基本的认识“泥沙颗粒水下休止角等于内摩擦角”提出质疑,通过实验发现了泥沙颗粒水下休止角小于内摩擦角。

关键词：相对隐蔽度泥沙起动休止角内摩擦角

河床漫滩地层基坑降水过程中渗透稳定的机理研究

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河床漫滩地层基坑降水过程中渗透稳定的机理研究

作者：赵耀威河南科技大学

学位级别：硕士

河床漫滩地层作为地下空间分布的常见地层,在城市建设中的开发利用越来越多。然而这种富水强渗透地层属于典型的力学不稳定地层,其土颗粒因施工降水的影响会在地下水的侵蚀作用下被带出渗流区,严重影响地下建筑物或地基的性能。同时,由... 详细信息

河床漫滩地层作为地下空间分布的常见地层,在城市建设中的开发利用越来越多。然而这种富水强渗透地层属于典型的力学不稳定地层,其土颗粒因施工降水的影响会在地下水的侵蚀作用下被带出渗流区,严重影响地下建筑物或地基的性能。同时,由于侵蚀的普遍性、复杂性和难以监测性,当前对河床漫滩地层侵蚀的研究理论尚不成熟,仍然缺乏地层渗透稳定性的评估方法。为准确评估河床漫滩地层基坑降水过程中的渗透稳定,研究基于颗粒滚动理论,通过颗粒的运动力学分析提出了一种考虑多种因素影响的松散颗粒沿孔隙管道起动流失的理论计算模型。并依托车站基坑实际工程,结合基坑降水的渗流场分布应用颗粒起动临界水力条件的计算模型,划分地层发生移动颗粒粒组的范围,从颗粒粒组起动的角度评估分析了河漫滩地层的渗透稳定特性。获得以下主要结论:(1)基于骨架孔隙毛管模型,根据孔隙中颗粒的可能存在状态,分别对一般存在状态的可动颗粒和临界存在状态的阻塞颗粒进行力矩平衡分析,结合两种存在状态颗粒的实际情况综合考虑渗流方向、相对暴露度、相对隐蔽度以及应力状态的影响,最终建立并验证了预测颗粒起动临界水力条件的计算模型。(2)在颗粒起动条件差异性分析中,相对隐蔽度与颗粒起动的临界水力条件呈正相关,而相对暴露度与渗流方向两参数之间相互作用、共同影响。因颗粒相对暴露度的影响,临界流速随渗流方向增大呈现出先增大后减小的变化趋势;同时在不同渗流方向上随着相对暴露度的增大,临界流速也呈现先增大后减小的变化趋势。(3)依托牡丹桥站实际基坑工程,在评估卵石层的渗透稳定性中发现,不同深度悬挂式止水帷幕的基坑在其降水过程中坑底起动的颗粒粒组均为细砂粒组,约占总土重4%,该值未达到渗透破坏的临界细粒含量值,而在止水帷幕外侧由于颗粒自重的驱动导致移动的粒组为粗砂组。(4)对比不同深度止水帷幕基坑周边地层移动颗粒粒组的范围,虽然地层的移动颗粒粒组具有相似性,但是当止水帷幕深度较小时移动的粗砂粒组距离坑底较近,在渗流路径上的坑底颗粒的阻碍作用小,极易引发管涌,对地层的渗透稳定性影响大。而随着止水帷幕深度的增加,渗流路径上颗粒的阻碍作用变大,对地层渗透稳定性影响较小。地层渗透稳定性的对比结果突出表现了悬挂式止水帷幕改变局部渗流场,延长渗流路径的作用机制。依托洛阳市区河床漫滩地层的实际深基坑工程,采用理论分析和数值模拟的方法,研究颗粒的移动流失机理,并从颗粒移动流失的角度分析了地层的渗透稳定性,提出工程降水对地层渗流稳定性影响的评估方法。研究成果可为河床漫滩地层的深基坑工程提供指导,并丰富河漫滩地层侵蚀机理的研究内容,因此具有重要的理论意义和应用价值。

关键词：河床漫滩地层渗流方向相对暴露度相对隐蔽度渗透稳定性

泥沙颗粒水下休止角与内摩擦角差异化初步探索

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泥沙研究 2012年第4期37卷 76-80页

作者：孟震杨文俊长江科学院水利部江湖治理与防洪重点实验室湖北武汉430010

根据目前的泥沙起动及水下休止角的相关研究,得出滑动起动与滚动起动模型的矛盾,进而对泥沙界广泛认同的泥沙颗粒水下休止角在数值上等于泥沙颗粒水下内摩擦角提出质疑。本文分别进行了泥沙颗粒水下休止角与内摩擦角的物理试验。试验表... 详细信息

根据目前的泥沙起动及水下休止角的相关研究,得出滑动起动与滚动起动模型的矛盾,进而对泥沙界广泛认同的泥沙颗粒水下休止角在数值上等于泥沙颗粒水下内摩擦角提出质疑。本文分别进行了泥沙颗粒水下休止角与内摩擦角的物理试验。试验表明:作为散粒体,泥沙颗粒的水下休止角在数值上小于泥沙颗粒水下内摩擦角。

关键词：泥沙起动休止角内摩擦角可动层相对隐蔽度

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双峰泥沙运动特性研究

双峰泥沙运动特性研究

作者：刘腾重庆交通大学

学位级别：硕士

泥沙运动规律一直是河流动力学研究的一项重要课题。天然河道中广泛存在的是非均匀沙，而双峰泥沙作为特定类型，其运动特性与一般意义上的非均匀沙不同，目前有关双峰泥沙的运动特性的研究较少，探索其运动特性可拓展非均匀沙的研究范... 详细信息

泥沙运动规律一直是河流动力学研究的一项重要课题。天然河道中广泛存在的是非均匀沙，而双峰泥沙作为特定类型，其运动特性与一般意义上的非均匀沙不同，目前有关双峰泥沙的运动特性的研究较少，探索其运动特性可拓展非均匀沙的研究范畴，丰富和充实非均匀沙运动理论，为河道的演变趋势预测提供理论和技术支持。本文首先对非均匀沙的国内外研究成果进行分析，对已有的双峰泥沙起动进出总结。已有的试验资料表明：对双峰泥沙来讲，大颗粒泥沙较之同等粒径的均匀沙易起动，小颗粒泥沙较之同等粒径的均匀沙难起动，泥沙颗粒之间的隐蔽作用逐渐被人们所认知。基于韩其为二维泥沙颗粒相对隐蔽度，本文提出了三维隐蔽度的概念，给出了统计意义上的非均匀沙相对隐蔽度的计算式，并且采用滚动模型来研究非均匀沙的起动问题，建立了起动切应力公式，从理论上分析了双峰泥沙的起动特性。并且通过收集国外有关水槽试验资料，采用单因素法建立了无量纲起动切应力关系式θ=0.037(D/D)B。本文通过水槽试验对床面形态的发展过程，形成机理进行了研究，并且布置了64组水槽试验，对双峰泥沙的运动规律进行研究，发现中值粒径大于1mm时沙波无沙纹阶段，采用单因素法逐个分析双峰泥沙沙波与床沙组成以及水流条件各参数的关系，得到了沙波波高、波长和沙波波速的表达式。

关键词：双峰泥沙相对隐蔽度起动切应力水槽试验沙波