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惰性污染因子Cl~迁移特性的离心模拟试验研究

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水利学报 2014年第12期45卷 1493-1498页

作者：蔡红温彦锋魏迎奇梁建辉肖建章中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048

污染因子在土壤中迁移机理在室内多采用土柱试验开展研究,但对于低渗透性土壤(<10-5cm/s),由于土壤渗透过程极其缓慢,其试验过程漫长甚至无法完成试验。离心模拟试验技术不但能够模拟重力场,而且也可以模拟污染物的迁移过程。本文利用LX... 详细信息

污染因子在土壤中迁移机理在室内多采用土柱试验开展研究,但对于低渗透性土壤(离心模拟试验技术不但能够模拟重力场,而且也可以模拟污染物的迁移过程。本文利用LXJ-4-450 g-t离心机,通过专门研制的离心模拟试验装置,对惰性污染因子Cl-在低渗透性饱和黏土中的长期迁移规律进行了离心模拟试验研究,并对其在低渗透性饱和黏土中的迁移规律进行了模拟分析。研究结果表明,对低渗透性黏土采用离心模拟试验开展污染物迁移规律的研究可极大提高试验效率和可靠度。

关键词：污染因子迁移低渗透性土离心模拟

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低渗透黏土中氯离子弥散作用离心模拟相似性

浙江大学学报（工学版） 2016年第2期50卷 241-249页

作者：曾兴詹良通钟孝乐陈云敏浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 中建安装工程有限公司江苏南京210000

针对低渗透黏土中弥散作用离心模拟的相似性问题,以高岭土和氯离子为材料,开展高岭土重塑试样的纯扩散试验,获得氯离子有效扩散系数与孔隙比的关系;在常重力(1g)和超重力(25g^50g)环境下开展不同流速的土柱试验,得到水动力弥散系数与分... 详细信息

针对低渗透黏土中弥散作用离心模拟的相似性问题,以高岭土和氯离子为材料,开展高岭土重塑试样的纯扩散试验,获得氯离子有效扩散系数与孔隙比的关系;在常重力(1g)和超重力(25g^50g)环境下开展不同流速的土柱试验,得到水动力弥散系数与分子扩散系数的比值与Péclet数(Pe)的关系.试验结果分析表明:当Pe基于弥散度定义时,可沿用目前的标准(即Pe=1)判别高岭土中弥散作用的相似性;当Pe基于平均粒径定义时,判别高岭土中弥散作用相似性的临界Pe远小于1.当离心机模拟氯离子击穿2m厚黏土衬垫时,对于填埋场可能遭遇水头差(0~40m),当离心机加速度不高于100g时,击穿时间模拟误差不超过24%.

关键词：离心模拟相似性弥散作用低渗透性黏土

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输水渠道冻胀离心模拟试验

岩土工程学报 2016年第1期38卷 109-117页

作者：张晨蔡正银黄英豪徐光明任国峰南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024

冻胀破坏是导致寒冷地区渠道输水利用系数低的主要原因。依托南京水利科学研究院大型土工离心机成功研制了热交换试验装置,该装置实现了渠道模型在离心场中与温度场的耦合。在此基础上开展了20g和30g下的不同渠基土含水率冻胀离心模拟... 详细信息

冻胀破坏是导致寒冷地区渠道输水利用系数低的主要原因。依托南京水利科学研究院大型土工离心机成功研制了热交换试验装置,该装置实现了渠道模型在离心场中与温度场的耦合。在此基础上开展了20g和30g下的不同渠基土含水率冻胀离心模拟的模型试验,根据试验结果探讨了渠道离心模型的换热过程以及封闭系统中渠基土含水率对渠道法向冻胀位移的影响。此外,根据试验结果验证了离心场下土体模型内传热速度是原型的N2倍的关系。所提出的渠道冻胀离心模拟装置和试验方法为北疆地区输水渠道冻害处治提供了新的研究手段。

关键词：输水渠道寒区冻胀离心模拟换热过程

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软土地基路堤施工控制的离心模拟试验研究

岩土力学 2009年第5期30卷 1253-1256,1263页

作者：周小文程展林孙常青饶锡保长江科学院水利部岩土力学与工程重点试验室武汉430010 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点试验室广州510640

软土路基上快速填筑路堤时的稳定控制是非常重要的。为此在现行规范中,采用了一些位移或位移速率的控制标准。但实践表明,采用现行的标准仍然出现一些地基失稳的事例,说明这些标准需要进一步求证和改进。除了继续收集、分析失效事例之外... 详细信息

软土路基上快速填筑路堤时的稳定控制是非常重要的。为此在现行规范中,采用了一些位移或位移速率的控制标准。但实践表明,采用现行的标准仍然出现一些地基失稳的事例,说明这些标准需要进一步求证和改进。除了继续收集、分析失效事例之外,通过离心模型试验也可以进一步理解堤基失稳的机制。离心模型试验结果表明:路堤快速填筑使得地基破坏时,地基变形略呈马鞍形,坡肩处沉降比道中处沉降略大,坡脚水平位移增加较快;破坏时的位移速率与现有规范建议的控制标准基本符合,但地基内的孔隙水压力是在地基进入破坏状态并发生较大变形之后才有突然增加的趋势;此外,坡脚水平位移和道中沉降的速率比,可能是一个较好的稳定性控制的指标。

关键词：软土地基路堤控制标准离心模拟

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土石坝填筑过程的离心模拟方法

水利学报 1997年第2期 8-13页

作者：章为民徐光明南京水利科学研究院土工研究所

本文从离心模拟方法入手，建议了一个新的分析方法，可以得到坝体填筑过程中的变形与应力．文中还用数值模拟方法对离心模拟过程与实际的坝体施工过程进行了多方面的比较．结果表明，本文的方法总体上符合实际情况。

关键词：土石坝施工期变形离心模拟填筑过程

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一种新型板桩码头结构的离心模拟

岩土力学 2010年第S1期31卷 48-52页

作者：徐光明蔡正银曾友金顾行文李士林刘永绣吴荔丹南京水利科学研究院南京210029 水文水资源与水利工程国家重点实验室南京210029 中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院贵阳550081 中交第一航务工程勘察设计院天津300222

卸荷式地连墙板桩结构码头是国内自主创新的深水码头结构,为了深入认识这一板桩码头结构在设计荷载下的工作性状和土与结构共同作用机制,结合某一拟建码头泊位的卸荷式地连墙板桩码头结构设计方案验证需要,进行了3组大型土工离心模型试... 详细信息

卸荷式地连墙板桩结构码头是国内自主创新的深水码头结构,为了深入认识这一板桩码头结构在设计荷载下的工作性状和土与结构共同作用机制,结合某一拟建码头泊位的卸荷式地连墙板桩码头结构设计方案验证需要,进行了3组大型土工离心模型试验研究。其中2组为重复性的模型试验,以验证设计方案的可行性;第3组则模拟了无卸荷平台结构的地连墙板桩码头结构设计方案,以比较有无卸荷平台的板桩码头来揭示全直桩卸荷平台结构的卸荷效果。并且介绍了码头结构离心模拟技术,包括模型设计、模型制作和模型测量及试验步骤等关键内容。

关键词：离心模拟板桩码头卸荷平台群桩基础黏土地基

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土壤冻胀离心模拟试验

煤炭学报 1999年第6期24卷 615-619页

作者：陈湘生濮家骝罗小刚殷昆亭煤炭科学研究总院北京100013 清华大学水利水电系北京100084

介绍了在清华大学离心机上进行的土壤冻胀离心模拟的模型模拟试验、４０ｇ下离心模拟重复试验等初步试验成果．３０ｇ和４０ｇ下的土壤冻结模型模拟试验结果一致，说明土壤冻胀离心模拟试验中热传导缩比关系正确．４０ｇ下土... 详细信息

介绍了在清华大学离心机上进行的土壤冻胀离心模拟的模型模拟试验、４０ｇ下离心模拟重复试验等初步试验成果．３０ｇ和４０ｇ下的土壤冻结模型模拟试验结果一致，说明土壤冻胀离心模拟试验中热传导缩比关系正确．４０ｇ下土壤有／无荷离心模拟重复试验结果相近，说明土壤冻融离心模拟试验的可行和可靠性．

关键词：土壤冻胀融沉离心模拟冻土地基

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离心模拟超重力下降雨轨迹理论及应用研究

离心模拟超重力下降雨轨迹理论及应用研究

作者：常胜浙江大学

学位级别：硕士

我国降雨型地质灾害多发,给人民的生命财产造成了巨大损失,在“一带一路”等基础设施大规模建设的背景下,边坡工程防灾任务更加严峻。自然边坡与工程边坡高度多在数十米至百米级别,常重力试验难以再现极端环境下大尺度边坡灾变过程。因... 详细信息

我国降雨型地质灾害多发,给人民的生命财产造成了巨大损失,在“一带一路”等基础设施大规模建设的背景下,边坡工程防灾任务更加严峻。自然边坡与工程边坡高度多在数十米至百米级别,常重力试验难以再现极端环境下大尺度边坡灾变过程。因此,利用超重力离心机施加的离心加速度再现原型边坡应力场后进行降雨模拟成为了研究降雨条件下边坡稳定性的重要手段。但在现有离心机降雨模拟试验的研究当中,缺少对离心模拟超重力环境下雨滴运动过程的正确理解,同时对离心机降雨模拟过程中降雨覆盖范围、空气阻力的影响、降雨模拟冲刷效应和降雨均匀性等问题研究不足,导致了现有离心机降雨模拟试验的分析缺乏较为客观的理论基础。本文基于现有研究情况对离心模拟超重力环境下雨滴的运动轨迹、降雨覆盖范围、受空气阻力影响下的降雨模拟过程进行了研究。在此基础上针对降雨模拟对模型的冲刷效应、离心机内雨滴的极限下落距离、降雨模拟的均匀性等离心机降雨模拟过程中重要的影响因素进行了系统分析,并根据上述影响因素对离心机降雨模拟试验提出了试验工况建议。同时,本文根据新的试验需求研制了一种新型机载降雨模拟装置。基于以上基础,论文取得了以下成果和结论:(1)利用非惯性系与惯性系相结合的方法分析了离心机内雨滴的运动过程,描述了离心模拟超重力的本质及其对离心机试验中雨滴下落过程的影响。结果表明,利用离心机转动产生的离心力来模拟超重力会对物体运动过程产生一定的附加影响:该影响会随着雨滴下落距离的增加而增大,使离心模拟超重力略大于理想超重力。(2)对现阶段存在的几个主要的离心机中雨滴受力分析方法进行了对比并提出了推荐方法,同时分析了不考虑空气阻力等外力作用下降雨模拟覆盖范围随N值、下落距离、喷出速度的变化规律。结果表明,当N值变化时,降雨覆盖范围会随N值增大而逐渐减小,同时圆心位置会逐渐向y'轴(离心机圆周运动切线方向)负方向偏移;当雨滴下落距离变化时,下落距离越大,降雨覆盖范围沿y'轴的拉长程度越大,圆心位置向y'轴负方向偏移程度越大;当雨滴喷出速度变化时,喷出速度越大,降雨覆盖范围越趋向常重力下的覆盖范围。已有方法与本文推荐方法相比存在较大的偏差,下落轨迹长半轴最大相对误差达170%,可见本文分析结论在一定程度上对相关试验有着借鉴意义。(3)本文计算了在N值、下落距离和喷出速度变化时考虑空气阻力等外力作用下的离心机降雨模拟过程的相关结果。通过分析可以得到:在绝大多数离心机降雨模拟工况下,雨滴主要受压差阻力的作用;同时,考虑空气阻力等外力下的降雨覆盖范围与不考虑空气阻力时相比变化规律基本相似;但是由于在考虑外力作用下,空气阻力的分量相当于给雨滴施加了一个指向离心机旋转中心的“向心力”,所以导致雨滴会有一定程度上随离心机旋转的趋势,使得在考虑空气阻力等外力作用下的离心机降雨覆盖范围相比于不考虑外力下会更接近于常重力状态下的覆盖范围。(4)本文根据相关试验,创新性地分析了离心机内降雨模拟过程中雨滴对边坡模型的冲击作用、雨滴下落的极限距离和降雨模拟的均匀性。同时,根据分析提出了离心机降雨模拟试验的工况范围参考建议判据:离心机内喷嘴到边坡模型表面的距离不应超过雨滴下落极限安全距离;雨滴的最终落地速度不应超过降雨冲击能量要求的限制速度;同时为保证降雨均匀性,试验中N值、雨滴速度、下落距离等工况应使降雨覆盖范围保持15%～30%的重叠面积。(5)根据分析,创新性地建议了一种新型离心机机载降雨模拟装置。该装置通过设计以空气雾化喷嘴、圆形雾化喷嘴、方形雾化喷嘴三角形紧密布置的喷嘴组和可伸缩式的喷嘴连接方式,满足了不同N值下的多雨强的降雨需求,同时极大程度地减小了科氏力对降雨模拟的影响,为相关试验提供了更好的基础。

关键词：超重力离心模拟覆盖范围降雨冲刷均匀性降雨装置

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包气带水分迁移离心模拟的可行性探讨

长江科学院院报 2019年第1期36卷 13-20,28页

作者：秦欢欢东华理工大学核资源与环境国家重点实验室南昌330013

包气带水分运动是污染物运移及水、汽、热运动的主要驱动力,对于研究"四水"转换、地下水来源、水资源开发利用、生态保护及人类的生产生活都具有十分重要的意义。然而,能否将离心模拟应用于包气带水分迁移仍存在争议。通过建立离心场内... 详细信息

包气带水分运动是污染物运移及水、汽、热运动的主要驱动力,对于研究"四水"转换、地下水来源、水资源开发利用、生态保护及人类的生产生活都具有十分重要的意义。然而,能否将离心模拟应用于包气带水分迁移仍存在争议。通过建立离心场内一维包气带水分迁移的理论和数值模型,选用4套文献数据进行验证,探讨了将离心机用于包气带水分迁移的可行性。结果表明:(1)数值模型能够很好地重现文献中包气带水分迁移过程,与实验数据匹配较好;(2)分析物料守恒误差发现,当时间步长和空间步长取值都足够小时,数值模拟结果的质量能够保证为优秀;(3)离心模拟技术应用于包气带水分迁移是可行的;(4)离心模拟时加速度分布不均会导致模型底部的水分迁移滞后于原型,使用更高的离心加速度能够减轻这种现象。

关键词：包气带水分迁移离心模拟土壤污染可行性