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极端降雨对黄土沟壑区隧洞施工力学效应影响分析

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科学技术与工程 2024年第15期24卷 6388-6397页

作者：尚凯陶虎方自刚樊娜娜万宇兰州交通大学土木工程学院兰州730070

黄土地区输水隧洞的建设中,降雨入渗极大影响着输水隧洞围岩稳定性。利用非饱和渗流理论和数值模拟方法研究了极端降雨条件入渗与黄土沟壑区隧洞的开挖扰动耦合影响下围岩的变形和渗流场演变规律,通过Plaxis3D模型对降雨入渗下新奥法施... 详细信息

黄土地区输水隧洞的建设中,降雨入渗极大影响着输水隧洞围岩稳定性。利用非饱和渗流理论和数值模拟方法研究了极端降雨条件入渗与黄土沟壑区隧洞的开挖扰动耦合影响下围岩的变形和渗流场演变规律,通过Plaxis3D模型对降雨入渗下新奥法施工过程中围岩力学特性、初期支护过程进行流固耦合分析。结果显示,降雨等级越高,围岩孔隙水压力变化幅度越大,对围岩的稳定性越不利;降雨入渗与开挖扰动会加速土层中渗流场和应力场的重分布过程;基于沟道的汇水特性,隧洞围岩含水率在最初5~10 d呈台阶式增长,拱顶、拱腰和拱趾处的最大变形为17.8、28.2、24.6 mm,最大剪切应力为150.6、182.5、175.3 kPa,降雨结束约15~20 d围岩变形速率逐渐减小收敛至特定值,但围岩的应力持续增加,为避免围岩发生塑性变形,故可在15~20 d进行二次衬砌支护。本次研究结果可对极端降雨期黄土沟壑地区隧洞施工安全控制提供参考。

关键词：极端降雨黄土沟壑区隧洞开挖力学响应时效性

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水利行业低碳技术研究热点与前沿趋势

河海大学学报（自然科学版） 2023年第4期51卷 1-9页

作者：贡力董洲全贾治元杨腾腾喻星博兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学调水工程及输水安全研究所甘肃兰州730070

采用Cite Space软件对2011—2021年水利行业碳中和技术的研究热点与前沿技术进行分析,总结了水利行业低碳技术的历史和发展趋势,阐明了水利行业低碳技术的运用对促进国家能源结构转型升级的关键作用,研究了水利行业低碳技术的发展对于... 详细信息

采用Cite Space软件对2011—2021年水利行业碳中和技术的研究热点与前沿技术进行分析,总结了水利行业低碳技术的历史和发展趋势,阐明了水利行业低碳技术的运用对促进国家能源结构转型升级的关键作用,研究了水利行业低碳技术的发展对于缩减碳源、提高碳汇的优势,发现水利行业面向碳中和的共性支撑技术、一体化技术和利用技术是未来三大研究热点,分析了水利行业在实现“3060”目标过程中的前沿技术,并展望了未来水利行业低碳前沿技术的发展方向及亟需解决的问题。

关键词：水利行业低碳技术碳中和能源

西北盐渍干寒地区聚丙烯纤维混凝土耐久性损伤试验研究

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材料导报 2022年第17期36卷 104-110页

作者：张秉宗贡力杜强业梁颖宫雪磊杜秀萍兰州交通大学土木工程学院兰州730070 兰州交通大学调水工程及输水安全研究所兰州730070 保定市水利水电勘测设计院河北保定071000

西北盐渍干寒地区的盐胀、溶陷和腐蚀等工程病害严重影响混凝土正常使用。针对水工混凝土耐久性突出问题,以引大入秦工程为例,在现场取样基础上对混凝土残渣进行XRD分析确定侵蚀产物;结合混凝土侵蚀机理,设计室内劣化加速试验,利用核磁... 详细信息

西北盐渍干寒地区的盐胀、溶陷和腐蚀等工程病害严重影响混凝土正常使用。针对水工混凝土耐久性突出问题,以引大入秦工程为例,在现场取样基础上对混凝土残渣进行XRD分析确定侵蚀产物;结合混凝土侵蚀机理,设计室内劣化加速试验,利用核磁共振技术,从细观角度分析混凝土内部孔隙发展状况;选取混凝土相对动弹性模量、抗压强度损失率、质量损失率等宏观指标,结合SEM微观图像,探究聚丙烯纤维混凝土(PFRC)的耐久性损伤过程规律及特征。研究表明:聚丙烯纤维能够增加混凝土在复盐溶液中的循环次数,有效减少脱落,试验停止时,掺量为0.9 kg/m^(3)的PFRC比普通混凝土质量损失减小3.61%;从细观层面看,聚丙烯纤维对浇筑完成后的混凝土微观孔隙结构稍有改善,但不明显;在混凝土“加速劣化”阶段,聚丙烯纤维能有效抑制混凝土中毛细孔和非毛细孔的增多;从微观形貌看,混凝土内部孔隙处生成的腐蚀产物是裂缝发展的主因,聚丙烯纤维不能阻止钙矾石、石膏等腐蚀产物生成。

关键词：聚丙烯纤维混凝土盐渍土环境冻融循环耦合加速试验耐久性损伤微观结构

NaClO和KMnO_(4)对沼蛤毒理效应的代谢组学研究

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环境科学与技术 2024年第6期47卷 1-11页

作者：蒲淑娟袁海光张锐坚未碧贵王堑傧董浩韬刘颖诗兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070 广东粤海珠三角供水有限公司广东广州511455 广州市市政工程设计研究总院有限公司广东广州510060

淡水贻贝沼蛤入侵输水工程形成生物污损影响结构安全,常用的化学防治手段投加浓度仍需深入探究,因此分析NaClO、KMnO_(4)等常用药剂对沼蛤的毒理效应尤为重要。该研究通过沼蛤的死亡率、酶活性和过氧化脂质分别对NaClO和KMnO_(4)的应激... 详细信息

淡水贻贝沼蛤入侵输水工程形成生物污损影响结构安全,常用的化学防治手段投加浓度仍需深入探究,因此分析NaClO、KMnO_(4)等常用药剂对沼蛤的毒理效应尤为重要。该研究通过沼蛤的死亡率、酶活性和过氧化脂质分别对NaClO和KMnO_(4)的应激响应,采用综合生物标志物响应(IBR)评价沼蛤受到的毒理效应,运用LC-MS非靶向代谢组学分别分析沼蛤鳃组织暴露在NaClO和KMnO_(4)溶液中72 h后的代谢变化,从分子生物学角度揭示沼蛤对NaClO和KMnO_(4)的毒理代谢调节机制,为确定准确的投加浓度提供依据。结果表明:(1)随NaClO浓度的增加,沼蛤鳃组织的抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx))活性下降;当暴露在KMnO_(4)溶液中时,抗氧化酶活性先升后降,最大值出现在2.0 mg/L,然后随着浓度的增加抗氧化酶活性下降;表征组织损伤的过氧化脂质(LPO)水平随药剂浓度的增加而增加;(2)死亡率和IBR结果表明,浓度小于4.0 mg/L时,NaClO灭活效果优于KMnO_(4),而当浓度为8.0 mg/L时,KMnO_(4)则优于NaClO;(3)代谢组学分析显示,所有处理组中均发现了氨基酸代谢通路,仅在KMnO_(4)浓度为8.0 mg/L时,处理组中未发现嘌呤代谢以及醚脂代谢通路;浓度小于4.0 mg/L时,NaClO通路以醚脂代谢主,当大于4.0 mg/L时,通路以嘌呤代谢为主;当浓度为8.0 mg/L时,KMnO_(4)通路以氨基酸代谢为主。研究结果可为NaClO和KMnO_(4)防治长距离输水系统的沼蛤生物污损提供微观基础数据和浓度投加的确定依据。

关键词： NaClO KMnO_(4) 沼蛤毒理效应综合生物标志物响应代谢组学

物元可拓法在引水隧洞围岩稳定性评价中的应用

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安全与环境学报 2024年第1期24卷 10-18页

作者：张书豪艾亚鹏陈健靳春玲姬照泰中铁开发投资集团有限公司昆明650200 中铁西南科学研究院有限公司成都611731 中铁八局集团昆明铁路建设有限公司昆明650299 兰州交通大学土木工程学院兰州730070

为预防和控制引水隧洞中围岩失稳事故的发生,将物元可拓法应用于围岩稳定性评价中。以滇中引水工程为背景,选取滇中引水工程某隧洞段,构建引水隧洞围岩稳定性评价指标体系,划分围岩等级,选用灰色关联分析法(Grey Relational Analysis, G... 详细信息

为预防和控制引水隧洞中围岩失稳事故的发生,将物元可拓法应用于围岩稳定性评价中。以滇中引水工程为背景,选取滇中引水工程某隧洞段,构建引水隧洞围岩稳定性评价指标体系,划分围岩等级,选用灰色关联分析法(Grey Relational Analysis, GRA)和因子分析法(Factor Analysis, FA)组合确定权重,基于物元可拓模型进行引水隧洞围岩稳定性评价,以期减少目前评价方法中一些不相容现象及其他问题所带来的影响,从而提升长距离特大输水工程围岩稳定性等级评价的精度。结果表明,GRA-FA-物元可拓模型围岩稳定性评价结果与实际等级基本相符,与逼近理想解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution, TOPSIS)相比,预测评价精度从62.5%提升到87.5%,准确性提升了约25百分点。因此,GRA-FA-物元可拓模型相较以往的评价模型可以更全面和客观地进行引水隧洞围岩稳定性评价,可为其他长距离特大引水工程施工风险评价提供理论支撑。

关键词：安全工程滇中引水工程围岩稳定性灰色关联分析法因子分析法物元可拓模型

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流冰对输水隧洞衬砌的撞击影响研究

振动与冲击 2021年第4期40卷 72-80页

作者：贡力王鸿杨轶群王忠慧康春涛兰州交通大学土木工程学院兰州730070 兰州交通大学调水工程及输水安全研究所兰州730070

基于LS-DYNA软件对流冰与输水隧洞的撞击作用进行非线性有限元仿真模拟,并且通过几何比尺C l为5的室内物理模型试验进行相应的验证,发现水介质中不同工况下流冰对输水隧洞衬砌的撞击影响规律。最终结果表明:流冰的压缩强度对隧洞衬砌的... 详细信息

基于LS-DYNA软件对流冰与输水隧洞的撞击作用进行非线性有限元仿真模拟,并且通过几何比尺C l为5的室内物理模型试验进行相应的验证,发现水介质中不同工况下流冰对输水隧洞衬砌的撞击影响规律。最终结果表明:流冰的压缩强度对隧洞衬砌的撞击影响呈现出近似的对数函数关系;流冰厚度对隧洞衬砌的撞击影响呈现出近似的多项式关系;综合分析该研究所模拟的不同工况可以发现,水介质的作用以及“水垫效应”的影响在小型流冰撞击输水隧洞衬砌过程中表现的较为明显,在求解分析时应充分考虑,不可忽略。同时,通过仿真模拟和试验验证得出的计算结果基本吻合,表明所采用的数值仿真模型准确可靠。

关键词：水介质流冰输水隧洞流冰压缩强度撞击影响

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基于和谐论的黄河兰州段河道采砂影响评价

水资源保护 2020年第4期36卷 34-39页

作者：贡力王婧靳春玲陆丽丽魏晓悦兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学调水工程及输水安全研究所甘肃兰州730070

针对黄河兰州段河道采砂带来的安全问题,从河势稳定、防洪安全、水环境安全三方面建立河道采砂影响综合评价指标体系,采用改进的G2法和CRITIC法对评价指标进行主客观组合赋权,基于和谐论建立评价模型对2013—2018年黄河兰州段河道采砂... 详细信息

针对黄河兰州段河道采砂带来的安全问题,从河势稳定、防洪安全、水环境安全三方面建立河道采砂影响综合评价指标体系,采用改进的G2法和CRITIC法对评价指标进行主客观组合赋权,基于和谐论建立评价模型对2013—2018年黄河兰州段河道采砂影响进行了综合评价。结果表明,黄河兰州段河道采砂对河道安全及水环境安全带来不利的影响,在一定时期内需要对黄河兰州段河砂开采进行控制和预防,以避免对河道安全及水环境安全造成进一步的破坏。

关键词：河道采砂和谐论组合赋权黄河兰州段

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基于BAS算法的河渠突发水污染溯源

水资源保护 2020年第5期36卷 87-92页

作者：王忠慧贡力康春涛王鸿杨轶群兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学调水工程及输水安全研究所甘肃兰州730070

为了在河渠突发水污染事件发生后快速识别污染物的源项信息,结合正向的质量浓度过程与逆向位置信息之间的关系,实现污染物源项的解耦,确定了质量浓度与位置概率密度函数之间的相关关系以及质量浓度与正向质量浓度概率密度函数之间的关系... 详细信息

为了在河渠突发水污染事件发生后快速识别污染物的源项信息,结合正向的质量浓度过程与逆向位置信息之间的关系,实现污染物源项的解耦,确定了质量浓度与位置概率密度函数之间的相关关系以及质量浓度与正向质量浓度概率密度函数之间的关系,构建了水力学模型,并利用天牛须搜索(BAS)算法对水污染源项进行求解。数值模型仿真结果表明:该水力学模型与BAS算法的结合有效地降低了计算量,计算得到的源项信息与实际情况基本符合,精度较高;与粒子群算法相比,BAS算法收敛速度快,运算量小。

关键词：河渠突发水污染污染物源项解耦 BAS算法

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盐冻耦合侵蚀作用下寒旱地区渡槽劣化机制

中国安全科学学报 2020年第11期30卷 43-52页

作者：贡力康春涛王鸿杨轶群王忠慧兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学调水工程及输水安全研究所甘肃兰州730070

为探究西北盐渍寒旱地区渡槽的服役性能,首先,运用顺序耦合热应力分析方式对渡槽槽身进行冻融循环有限元模拟分析;然后,开展基准、加防冻剂和加早强减水剂3种类型的混凝土试件在4种质量浓度的Na2SO4溶液侵蚀下的冻融循环试验。结果表明... 详细信息

为探究西北盐渍寒旱地区渡槽的服役性能,首先,运用顺序耦合热应力分析方式对渡槽槽身进行冻融循环有限元模拟分析;然后,开展基准、加防冻剂和加早强减水剂3种类型的混凝土试件在4种质量浓度的Na2SO4溶液侵蚀下的冻融循环试验。结果表明:有限元模拟中,随着冻融循环次数的增加,渡槽槽身的应力应变值也相应增大,且集中在渡槽槽身受冻区的交界处;试验中,混凝土试件的质量损失率和抗压强度损失率随着盐冻次数增加而增大,且试件的破坏程度也均逐渐加剧;在同种质量浓度盐溶液侵蚀下,不同类型试件的破坏程度由大到小依次为添加防冻剂组、基准组、添加早强减水剂组。盐冻作用会导致渡槽槽身产生破坏,长此以往则会造成渡槽结构的强度与稳定性下滑,影响输水工程的使用寿命。

关键词：盐冻寒旱地区渡槽有限元模拟损失率