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昌景黄铁路南昌东站抗浮设防水位研究

铁道工程学报 2024年第2期41卷 33-37页

作者：王祥刘明辉中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 华北水利水电大学郑州450045

研究目的:抗浮设防水位是站房基坑工程中一个十分重要的参数,其数值过高会极大增加工程造价,过低又存在工程风险。现行的规范只有原则性的规定,没有也不可能有量化的取值标准。因此,对于有大型基坑的车站工程,进行抗浮设防水位的专项勘... 详细信息

研究目的:抗浮设防水位是站房基坑工程中一个十分重要的参数,其数值过高会极大增加工程造价,过低又存在工程风险。现行的规范只有原则性的规定,没有也不可能有量化的取值标准。因此,对于有大型基坑的车站工程,进行抗浮设防水位的专项勘察研究,具有重要的工程意义。本文以昌景黄高速铁路南昌东站基坑工程为例,通过现场实测的孔隙水压力、室内外渗透性试验、地下水渗流场模型试验等方法,对抗浮设防水位的确定进行研究。研究结论:(1)抗浮设防水位建议值:使用期可按场坪标高以下0.5 m(即绝对标高20.00 m)取值,施工期按场坪标高(即绝对标高20.50 m)取值,如后期拟建工程的场坪标高有调整,建议使用期按调整后的场坪标高以下0.5 m取值,施工期按调整后的场坪标高取值;(2)工程场地瑶湖、赣抚平原总干渠和抚河等地表水与地下水难以形成水力联系;地下水的承压水与基岩裂隙水存在直接的水力联系,承压水向基岩裂隙中渗流,在基岩裂隙水丰富且具有承压性的区域,基岩裂隙水向上补给承压水;(3)拟建工程场地中,上层滞水和承压水均位于拟建建筑物基底以上,对工程有较大影响,地下水水位的变化对拟建建筑物的抗浮设防设计有重要的影响;(4)上层滞水远期最高水位按工程建设后的地坪标高考虑,承压水远期最高水位标高按19.00 m考虑;(5)本研究成果可为类似工程抗浮设防水位的确定提供借鉴与参考。

关键词：铁道工程站房抗浮设防水位研究

南水北调河南长葛段多平台InSAR三维形变监测

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华北水利水电大学学报(自然科学版) 2024年

作者：刘辉李世环苗长伟周泊辰张宇李世烜华北水利水电大学数字孪生水利高等研究院华北水利水电大学测绘与地理信息学院中核勘察设计研究有限公司

为普查南水北调工程渠道形变状况，保障工程安全运营，利用2019年12月至2020年12月南水北调河南段74景Sentinel-1A数据，采用SBAS-InSAR技术，监测到南水北调河南段22处明显形变区，最大形变速率为-98 mm/年，其中长葛段1.6 km渠道沉降... 详细信息

为普查南水北调工程渠道形变状况，保障工程安全运营，利用2019年12月至2020年12月南水北调河南段74景Sentinel-1A数据，采用SBAS-InSAR技术，监测到南水北调河南段22处明显形变区，最大形变速率为-98 mm/年，其中长葛段1.6 km渠道沉降超限明显。为进一步精确探测长葛段三维形变状态，引入TerraSAR-X升降轨各15景数据，利用DS-InSAR技术，进行多平台InSAR三维形变监测，得到渠道东西向、垂直向及南北向形变的空间分布特征与时间演变规律，发现长葛段水磨河村附近渠道和禹州坤成煤矿附近均存在明显沉降漏斗，最大形变速率分别达-26、-40 mm/年，且前者仅存在垂直向形变，后者存在垂直向和东西向双向形变。将水磨河村附近渠道垂直向形变结果与二等水准数据对比验证，结果表明，垂直向形变同二等水准趋势基本相同，最大误差不超过±2 mm，精度可靠，可为InSAR三维形变监测在水利工程灾害预警和防治方面提供理论和技术支撑。

关键词：南水北调工程 SBAS-InSAR DS-InSAR 三维形变监测

TBM有压输水隧洞内张钢圈-管片-围岩组合结构联合承载力学特性分析

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岩土力学 2024年第4期45卷 1154-1169,1180页

作者：张建伟刘贺曹克磊黄锦林王勇华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 广东省水利水电科学研究院广东广州510635 珠江水利委员会珠江水利科学研究院广东广州510635

为探究全断面隧道岩石掘进机(tunnel boring machine,TBM)有压输水隧洞内张钢圈-管片-围岩组合结构的受荷状态,以榕江―关埠引水工程中Ⅴ类围岩TBM有压输水隧洞段为研究对象,建立内张钢圈-管片-围岩组合结构三维精细化有限元模型,研究... 详细信息

为探究全断面隧道岩石掘进机(tunnel boring machine,TBM)有压输水隧洞内张钢圈-管片-围岩组合结构的受荷状态,以榕江―关埠引水工程中Ⅴ类围岩TBM有压输水隧洞段为研究对象,建立内张钢圈-管片-围岩组合结构三维精细化有限元模型,研究内水压力、围岩类型对组合结构力学特性的影响。研究结果表明:采用内张钢圈加固隧洞结构能有效控制隧洞变形,减小管片拉应力及受拉区范围,提高组合结构的承载能力;内水压力作用下管片压应力、竖向变形、接缝张开度、连接螺栓应力、内张钢圈应力、锚杆应力均较无内水压力作用下有所减小,但管片拉应力和接缝错台分别增大了19.68%、39.25%,其主要原因为内水压力作用致使隧洞结构整体呈现向外膨胀,在充水运营期间应加强内水压力作用下的安全监测;在外部水土压力和内水压力共同作用下,围岩类型的改变使组合结构中连接螺栓应力、管片接缝错台、锚杆应力分别提高37.11%、15.29%、14.75%,其主要原因为围岩岩性越差承担荷载能力越弱,在围岩类型的过渡区域应进行重点监测;此外,在外部水土压力和内水压力共同作用下,组合结构中围岩、管片、内张钢圈、锚杆的荷载分担率分别为21.38%、43.08%、24.01%和11.53%,内张钢圈荷载分担率较无内水压力作用提高了34.06%,内水压力作用提高了内张钢圈分担荷载的效果;组合结构中围岩的分担率随围岩类型(Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类)的增加而减小,相同荷载下Ⅲ类围岩的荷载分担率较Ⅴ类围岩提高了16.96%。该研究成果可为类似隧洞工程的衬砌设计及后期加固措施提供理论参考。

关键词：输水隧洞组合结构管片衬砌内张钢圈力学特性分担率

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冷弯型钢-类地聚物泡沫混凝土柱轴压性能

哈尔滨工业大学学报 2024年第10期56卷 35-45页

作者：李艳春韩爱红牛宏祥谢艳芬华北水利水电大学土木与交通学院

为抑制冷弯型钢柱的屈曲变形及提高其承载力，对冷弯型钢-类地聚物泡沫混凝土组合柱的受力性能采用试验、数值仿真和理论相结合的方法进行系统性研究。对构件的荷载-轴向位移曲线、试验过程及破坏特征进行分析。比较不同形式构件的破坏... 详细信息

为抑制冷弯型钢柱的屈曲变形及提高其承载力，对冷弯型钢-类地聚物泡沫混凝土组合柱的受力性能采用试验、数值仿真和理论相结合的方法进行系统性研究。对构件的荷载-轴向位移曲线、试验过程及破坏特征进行分析。比较不同形式构件的破坏模式及承载力结果，探讨不同因素对构件轴压性能的影响。结果表明：组合柱极限承载力相比拼合柱提高了1.4倍；板件宽厚比为60～100时，类地聚物泡沫混凝土利用率较高；泡沫混凝土密度每提高一个等级，组合柱的极限荷载约增加1.5%;从用钢量的角度考虑，设置对称单肋对组合柱极限承载力的提高更明显。在试验和数值仿真的基础上，依据现有相关规范中的计算方法对组合柱极限承载力进行了计算，发现JGJ 138—2016《组合结构设计规范》[1]给出的计算方法可粗略估计组合柱极限承载力。最后，提出适用于组合柱轴压承载力的计算方法，并验证该公式的准确性。

关键词：冷弯型钢-类地聚物泡沫混凝土组合柱破坏形态极限承载力

接触爆炸下波纹钢-混凝土板复合结构水下防爆效果评价

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含能材料 2024年

作者：曹克磊付乔峰张建伟黄锦林赵瑜广东省水利水电科学研究院华北水利水电大学水利学院华北水利水电大学土木与交通学院

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆防护效果,采用有限元-光滑粒子流体动力学耦合算法(FEM-SPH)建立水下多介质耦合爆炸模型;设计不同波纹钢-混凝土板复合结构防护方案,探究不同复合结构防护层(含3,6,9,12 mm厚波纹钢复合结... 详细信息

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆防护效果,采用有限元-光滑粒子流体动力学耦合算法(FEM-SPH)建立水下多介质耦合爆炸模型;设计不同波纹钢-混凝土板复合结构防护方案,探究不同复合结构防护层(含3,6,9,12 mm厚波纹钢复合结构、含30°,45°,60°,75°波纹钢复合结构和含10,30,50,70 mm波高波纹钢复合结构)的水下削波吸能效果,并提出耗能分担率对复合结构进行防护效果评价。研究结果表明:混凝土板迎爆面与背爆面的模拟结果与试验结果较为吻合,验证了水下接触爆炸模拟过程;不同复合结构防护方案下,含12 mm厚波纹钢复合结构、含75°波纹钢复合结构和含70 mm波高波纹钢复合结构防护方案较无防护方案测点峰值压力最大降幅为63.2%,60%和57.9%,最大防护率分别为63.2%,60.0%和57.9%、耗能分担率为69.48%,66.26%和63.51%;最优型式(厚度为12 mm/夹角为75°/波高为70 mm)复合结构的削波吸能效果及防护效果均显著优于单一因素影响下的复合结构。研究成果可为不同波纹钢-混凝土板复合结构在水下抗爆防护领域的应用提供理论基础。

关键词：水下接触爆炸波纹钢-混凝土板复合结构削波吸能效果防护效果评价

异龙湖流域生态水源污染调查及原位降氮关键技术研究

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水利水电科技进展 2024年

作者：沈春颖张宗亮王铭明王兰燕杨卷许广蔡佳时昆明理工大学电力工程学院红河哈尼彝族自治州水利水电勘察设计研究院

为确保颜洞、燕子洞提水回补异龙湖水体水质满足要求，对泸江河（团山-颜洞-燕子洞段，以下简称该河段）水质状况和污染源开展调查分析，结合该河段水质污染现状，构建河道原位全方位的拦截、吸收、原位净化等措施组合的原位河流治理系... 详细信息

为确保颜洞、燕子洞提水回补异龙湖水体水质满足要求，对泸江河（团山-颜洞-燕子洞段，以下简称该河段）水质状况和污染源开展调查分析，结合该河段水质污染现状，构建河道原位全方位的拦截、吸收、原位净化等措施组合的原位河流治理系统方案并展开了试验验证。结果表明，该河段污染严重，总氮(TN)含量严重超标，岩溶污染突出，水质类别属于IV类及IV类以下。实施原位河流治理系统方案后，模拟河道上覆水、间隙水TN含量呈下降趋势，削减率分别为49.99%和41.94%。原位河流治理系统方案可使河道水质TN污染得到明显改善，可具体实施在提水回补异龙湖工程。

关键词：异龙湖生态水源水质总氮原位降氮

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泵站正向进水结构流场特性多目标优化研究

水利学报 2024年第2期55卷 167-178页

作者：徐存东胡小萌王荣荣王鑫田俊姣浙江水利水电学院浙江杭州310018 华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 河南大学土木建筑学院河南开封475004

为提高引黄灌区水源含沙提水泵站进水结构流场稳定性,对泵站原型(泥沙淤积前)进水结构设计参数进行耦合协同优化。选取甘肃省景电灌区典型正向进水泵站为研究对象,确定流场特性评价指标与进水结构设计参数,基于仿真智能算法(PSO-BPNN)... 详细信息

为提高引黄灌区水源含沙提水泵站进水结构流场稳定性,对泵站原型(泥沙淤积前)进水结构设计参数进行耦合协同优化。选取甘肃省景电灌区典型正向进水泵站为研究对象,确定流场特性评价指标与进水结构设计参数,基于仿真智能算法(PSO-BPNN)和多岛遗传算法(MIGA)构建PSO-BPNN-MIGA耦合优化模型,通过Realizable k-ε湍流模型耦合考虑相间滑移的Mixture多相流模型对最优方案进行模拟。由耦合优化模型得到的最优设计方案(OPT)为:扩散角θ=26.30°、总宽度B=26.46 m、底部纵坡i=1∶2.3、悬空高度C=1.05 m、淹没深度h_(s)=1.38 m、后壁距T=0.57 m;OPT方案评价指标预测值和计算值的偏差率均在10.00%以内;OPT方案下泵站进水结构内未出现明显旋涡回流区,泥沙淤积强度和淤积范围明显减少、水流流速较小、流线较为均匀。优化模型在泵站原型进水结构协调优化中较为可靠,可实现参数区间内的全局连续寻优,所得最优方案整体优化效果较好。本文提出的研究思路与方法可为类似泵站工程设计参数耦合协同优化提供参考方法借鉴。

关键词：正向进水结构流场特性 PSO-BPNN算法 MIGA算法多目标优化数值模拟

基于水文水力学水生态结合法的大渡河生态流量研究

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生态学报 2024年第15期44卷 6487-6498页

作者：薛笑薇苗蔚欧延静张尚弘尹世洋林小楠华北电力大学水利与水电工程学院北京102206 福建省水利水电勘测设计研究院有限公司福州350001

大渡河是长江上游重要支流,水电资源丰富,流域内现存大量特有物种和珍惜物种,具有较高的生态及经济价值。生态流量是保障河道生态环境不退化、维持河道健康的重要指标,开展对大渡河生态流量的计算,对大渡河水生态环境保护和水资源合理... 详细信息

大渡河是长江上游重要支流,水电资源丰富,流域内现存大量特有物种和珍惜物种,具有较高的生态及经济价值。生态流量是保障河道生态环境不退化、维持河道健康的重要指标,开展对大渡河生态流量的计算,对大渡河水生态环境保护和水资源合理利用具有重要意义。当前对生态流量的研究众多,本文基于大渡河中下游2008—2017年天然来水情况,分别选取水文学方法中的Tennant法、改进Tennant法,水力学法中的湿周法,以及鱼类生境适宜度法,提出了水文-水力学-水生态的结合法(下称结合法)。将结合法计算的生态流量与多年实测流量对比,确定需要进行生态补水的月份,并根据水利部印发的第四批重点河湖生态流量保障目标对大渡河生态流量进行满足程度分析。研究结果表明:结合法考虑了水文学、水力学以及不同月份鱼类繁殖的需求,满足年内不同时段河道生态需求。大渡河中下游泸定站2—4月、沙湾站2月的来流量无法满足生态需水,应进行生态补水,使河道流量满足鱼类繁殖要求。与水利部制定的大渡河生态流量保障目标相比,本文计算的生态流量在鱼类繁殖期高于保障目标,在非鱼类繁殖期低于保障目标。本文提出的结合法考虑了河道生态需水的年内差异,且计算方法简便,实用性较强,大渡河生态流量的计算能够为年内生态补水提供科学依据。

关键词：生态流量大渡河水文学法水力学法结合法

弧形闸门结构流激振动BIM+仿真模拟计算分析

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内蒙古农业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：张瑞捷孙少楠孙立新全强中国水利水电科学研究院华北水利水电大学水利学院

针对溢洪道表孔弧形闸门泄洪过程中容易受到水动力特性和闸门结构自身特性多种因素的综合影响，导致闸门结构受力、变形分布不规律，以及水体对闸门振动影响程度。以某水电站表孔弧形闸门为例，提出BIM+仿真模拟弧形闸门分析方法，采用... 详细信息

针对溢洪道表孔弧形闸门泄洪过程中容易受到水动力特性和闸门结构自身特性多种因素的综合影响，导致闸门结构受力、变形分布不规律，以及水体对闸门振动影响程度。以某水电站表孔弧形闸门为例，提出BIM+仿真模拟弧形闸门分析方法，采用BIM技术建立弧形闸门三维模型，将BIM模型输出可读取的有限元模型，导入Ansys-Workbench中分析不同开度下弧形闸门强度、刚度和稳定性变化情况。分析结果：出口流量仿真模拟值与理论计算值不超过4%，最大应力值为372.696 MPa，出现在下主梁与门叶连接部位，表现为应力集中现象，整体闸门结构满足设计要求。最大变形值为10.288 mm，出现在门叶下部。得到水体对弧形闸门自振频率有显著影响，最大频率降幅值为57.1%。研究表明：BIM+仿真模拟技术可以进行弧形闸门流激振动分析，为BIM技术在大型水工钢结构计算分析提供参考。

关键词： Building Information Model(BIM) 仿真模拟弧形闸门流激振动计算分析