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基于颗粒破碎耗能的堆石料流变模型

岩土工程学报 2024年第6期46卷 1155-1165页

作者：陈子玉李国英米占宽魏匡民南京水利科学研究院江苏南京210029 水利部水库大坝安全重点实验室江苏南京210029

由于堆石料流变的复杂性,现有的经验流变模型主要是根据流变试验结果,考虑围压和剪应力或其耦合效应的影响所建立,存在一定的随意性且存在参数多和物理意义不明确等问题。开展了红石岩堰塞料三轴压缩试验和流变变形试验,分析了流变过程... 详细信息

由于堆石料流变的复杂性,现有的经验流变模型主要是根据流变试验结果,考虑围压和剪应力或其耦合效应的影响所建立,存在一定的随意性且存在参数多和物理意义不明确等问题。开展了红石岩堰塞料三轴压缩试验和流变变形试验,分析了流变过程中应变能与围压和应力水平的相关关系,得到了流变应变能的表达式;基于考虑颗粒破碎耗能的ROWE剪胀方程和流变过程中切线体积比保持不变的推论,推导得到了最终体积流变和剪切流变的表达式,所建立的模型可反映堆石料流变变形的机理。花岗岩堆石料、砂岩堆石料和砂砾料等其它堆石料的分析结果表明,提出的流变变形计算模型具有普适性。

关键词：堆石料颗粒破碎流变模型破碎耗能剪胀方程

混凝土冻融作用下冻结应力演化规律及对抗冻性能的影响

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材料导报 2024年第12期38卷 107-111页

作者：戈雪良柯敏勇刘伟宝陆采荣王珩梅国兴杨虎南京水利科学研究院南京210029 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210029 水利部应对气候变化研究中心南京210029

为了探究严寒地区混凝土冻害机理及冻结应力对混凝土抗冻性的影响,基于大型极端气候模拟器模拟-40℃低温冻害的条件,采用研制的冻结应力测试装置对F300高抗冻等级混凝土在冻融单次降温阶段及降温-升温冻融循环两种模式下的冻结应力及抗... 详细信息

为了探究严寒地区混凝土冻害机理及冻结应力对混凝土抗冻性的影响,基于大型极端气候模拟器模拟-40℃低温冻害的条件,采用研制的冻结应力测试装置对F300高抗冻等级混凝土在冻融单次降温阶段及降温-升温冻融循环两种模式下的冻结应力及抗冻性能进行研究,同时利用了环境扫描电子显微镜对冻融循环作用下的混凝土微观裂缝进行了测试研究。研究表明:-40℃单次降温过程中降温速率越快,冻结应力出现的时间越早、混凝土内部产生的冻结应力增幅也越大;冻融循环降温阶段产生的冻结应力会随降温-升温冻融作用的不断循环而累积增大,且冻结应力的发展存在转变拐点,在相同降温终了试件中心低温条件下,降温阶段的降温速率越大,冻结应力由增加转入减小的拐点出现越早;冻融过程中的冻结应力与混凝土质量损失、相对动弹性模量两个抗冻性常用评价指标有较好的对应关系;冻结应力逐步使水泥浆体产生损伤,表现为微观裂缝的生成与发展,损伤积聚产生冻害。

关键词：混凝土冻融循环冻结应力演化规律抗冻性能作用机制

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某钢筋混凝土栈桥的异常振动成因分析

振动．测试与诊断 2024年第1期44卷 94-99,199页

作者：鲁文妍陈亮曹翔宇郑春锋刘海祥许珉凡南京水利科学研究院南京210029 太湖流域管理局苏州管理局苏州215011

为研究栈桥异常振动原因并对结构进行安全性评估,在缺失结构异常振动期间观测数据的情况下,基于现场检测、动力测试及数值仿真3种方式相结合,将导致异常振动的内因和外因逐一排查,筛选高可能性因素进行异常振动成因分析。研究表明,栈桥... 详细信息

为研究栈桥异常振动原因并对结构进行安全性评估,在缺失结构异常振动期间观测数据的情况下,基于现场检测、动力测试及数值仿真3种方式相结合,将导致异常振动的内因和外因逐一排查,筛选高可能性因素进行异常振动成因分析。研究表明,栈桥的异常振动是由水平承载系统的第2阶自振频率与激振频率共振以及托辊转速较小差异导致的“拍现象”综合导致。其中,托辊对栈桥产生的拉扯激振是导致其异常振动的主要因素。该研究成果可为类似水运工程结构的异常振动成因分析提供参考价值。

关键词：栈桥异常振动动力测试数值仿真安全性评估

弱透水层瞬态水力参数的地质统计反演识别研究

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地质学报 2024年第1期98卷 324-331页

作者：庄超余文平严龙张健翼窦智杨蕴周志芳王锦国河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院江苏南京210029

弱透水层释水变形伴随着水力参数(渗透系数K和贮水率Ss)的瞬态变化,传统的“移动窗口”式反演方法假定每个反演窗口的初始状态是静态的,这与弱透水层释水变形存在明显滞后效应的实际情况不符。本文提出了在高维参数反演优化情境下,时间... 详细信息

弱透水层释水变形伴随着水力参数(渗透系数K和贮水率Ss)的瞬态变化,传统的“移动窗口”式反演方法假定每个反演窗口的初始状态是静态的,这与弱透水层释水变形存在明显滞后效应的实际情况不符。本文提出了在高维参数反演优化情境下,时间域上模型参数的动态变化可与空间域上模型参数的一维非均质性等价,因而可用地质统计反演方法可用于识别弱透水层瞬态K和Ss的新思路,实现了该方法在水文地质领域的创新性应用。以上海越流含水层系统为例,运用似线性地质统计反演算法,高精度地拟合了F16分层标处的长观变形数据,获取了原位透镜体状弱透水层K和Ss的瞬态特征。反演结果显示,观测时段内K的变幅为1.02×10^(-5)~5.89×10^(-4)m/a,平均值为1.38×10^(-4)m/a,Ss的变幅为4.34×10^(-4)~6.02×10^(-3)m^(-1),平均值为2.65×10^(-3)m^(-1)。基于反演所得参数瞬态特征,分析原位弱透水层在1994年前后分别以弹性和塑性变形为主,弱透水层K呈现与含水层水位相反的季节性变化特征,该现象可能与渗流力作用下细粒物质在含水层与弱透水层透镜体交界面附近的对孔隙的阻塞和疏通作用有关。该方法可获取完整观测时段内水文地质参数的动态变化轨迹,在计算评价地表水-地下水交互领域的河床渗透性、原位修复领域的渗透反应墙渗透性等的动态演化特征方面具有潜在的应用价值,并可作为构建水文地质领域、岩土工程等领域有关本构模型的有效辅助手段。

关键词：弱透水层瞬态水力参数地质统计反演时空等价性

高心墙堆石坝接触黏土与岸坡接触特性的离心模型研究

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岩土工程学报 2024年第6期46卷 1300-1308页

作者：朱雨萌李国英米占宽魏匡民陈子玉南京水利科学研究院江苏南京210024 水利部水库大坝安全重点实验室江苏南京210029 河海大学江苏南京210024

为了提高砾石土心墙与岸坡之间的变形协调性,高心墙堆石坝通常在心墙与岸坡之间设置高塑性黏土,统称为接触黏土,接触黏土的变形特性对高心墙的应力变形性状和心墙的安全性有重大影响。开展了4组接触黏土与岸坡接触面的局部离心模型试验... 详细信息

为了提高砾石土心墙与岸坡之间的变形协调性,高心墙堆石坝通常在心墙与岸坡之间设置高塑性黏土,统称为接触黏土,接触黏土的变形特性对高心墙的应力变形性状和心墙的安全性有重大影响。开展了4组接触黏土与岸坡接触面的局部离心模型试验,通过调整施加的上覆荷载大小来探讨原型坝体不同高程处的接触面剪切位移发展规律。基于理论分析,提出了一个计算接触黏土与岸坡接触面离心模型试验中边界效应影响范围的解析表达式,以确定接触面离心试验中试验模型的相似比尺。试验结果表明:在原型坝体的不同高程处,接触黏土与岸坡之间均会产生一定的剪切位移,但不会出现分离现象;接触黏土和砾质心墙土变形主要以竖向下沉为主,并且接触黏土与砾质心墙土之间的沉降等值线变化较为连续,未出现陡变情况,这说明接触黏土起到了很好地协调变形的作用,因此在进行高心墙堆石坝的结构安全性分析过程中应考虑接触黏土与岸坡的接触效应。

关键词：高心墙堆石坝接触黏土-岸坡接触面离心模型边界效应

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三维重构反演的土石坝渗漏通道精确识别技术

水利水运工程学报 2024年第4期 71-79页

作者：孙佳易邓昌汤雷王海军温嘉琦南京水利科学研究院江苏南京210029

高密度电法是探测土石坝渗漏的主要方法,但对渗漏范围边缘的识别较为模糊,无法分辨低阻识别成因。为了弥补该局限性,提出一种三维重构反演(3D-reconstructioninversion)的渗漏通道精确识别方法:首先布设多条正交于可能存在渗漏通道的2D... 详细信息

高密度电法是探测土石坝渗漏的主要方法,但对渗漏范围边缘的识别较为模糊,无法分辨低阻识别成因。为了弥补该局限性,提出一种三维重构反演(3D-reconstructioninversion)的渗漏通道精确识别方法:首先布设多条正交于可能存在渗漏通道的2D平行测线并进行高密度电法反演,将反演图简化处理后置于三维模型剖面中,然后利用多条测线探测的低阻区高程推算出浸润线,综合分析确定渗漏位置。结果表明:该方法可以精确检测渗漏位置,确定导致反演中低阻识别的原因,可更加直观地观测渗漏通道走向,有效减少因正常渗流导致的低阻识别误差。

关键词：土石坝渗漏通道识别三维重构反演高密度电法

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阀后管道突扩对控制阀门流阻特性的影响

流体机械 2024年第1期52卷 41-47页

作者：王蛟胡亚安陈亮王召兵重庆交通大学西南水利水运工程科学研究院重庆400074 南京水利科学研究院南京210029

为准确地描述非均匀流条件下控制阀门阀后采用突扩管道后的流阻特性,针对典型控制阀门(活塞式调流阀与固定式锥形阀),采用物理模型试验与理论分析方法,基于阀后突扩管道内的流场结构及试验段压力特性,研究阀后管道突扩对典型控流调压阀... 详细信息

为准确地描述非均匀流条件下控制阀门阀后采用突扩管道后的流阻特性,针对典型控制阀门(活塞式调流阀与固定式锥形阀),采用物理模型试验与理论分析方法,基于阀后突扩管道内的流场结构及试验段压力特性,研究阀后管道突扩对典型控流调压阀门流阻特性的影响规律。结果表明,不同阀型采用相同突扩体时的流阻特性变化程度不同,阀型的影响主要体现在改变了突扩体的入流、出流条件。在规范公式的基础上,考虑阀门出流流场结构(突扩体入流条件)与水流缩脉(突扩体出流条件)的影响,分析得到管道突扩比与阀门流量系数的定量关系,规范计算值与试验值的最大差异约为8%,优化公式计算值与试验值最大差异约为1%,说明改进后的突扩体流阻系数公式的计算精度较规范公式有所提高。研究结果可为高压差、大流量调流调压系统管路设计提供参考。

关键词：控制阀门突扩体流量系数流场结构水流缩脉

强震作用下泄水建筑物混凝土损伤分析及抗震配筋措施研究

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水电能源科学 2024年第6期42卷 106-110页

作者：刘世骏戴波王亚坤南京水利科学研究院江苏南京210029

地震作用下混凝土结构会产生不同程度的损伤开裂,这直接影响强震频发区水电站的运行安全,在工程实践中配筋作为常见的抗震措施,但具体方案却不够明确。为此,以西南地区某水电站泄水建筑物为例,采用混凝土塑性损伤模型对溢流坝进行动力... 详细信息

地震作用下混凝土结构会产生不同程度的损伤开裂,这直接影响强震频发区水电站的运行安全,在工程实践中配筋作为常见的抗震措施,但具体方案却不够明确。为此,以西南地区某水电站泄水建筑物为例,采用混凝土塑性损伤模型对溢流坝进行动力时程有限元计算,分析强震荷载作用下坝体拉伸损伤的发展特性。在此基础上,考虑不同局部配筋加固方案,应用分离式模型模拟结构的动力特征和动力响应,研究不同局部配筋措施的抗震效果。结果表明,动力损伤分析得出的拉伸损伤严重部位作为配筋区域较为合理,局部配筋有效改善了坝体的抗震性能,且对钢筋数量与间距进行调整后可进一步优化抗震效果,为工程中溢流坝的抗震配筋加固设计提供了参考。

关键词：强震荷载泄水建筑物动力响应分析抗震措施

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鱼道厂坝集鱼系统运行工况对鲫上溯的影响

农业工程学报 2024年第4期40卷 129-137页

作者：侯轶群李阳希王晓刚周志金李冬晴谢红祝龙水利部中国科学研究院水工程生态研究所水利部水工程生态效应与生态修复重点实验室武汉430079 武汉大学水利水电学院武汉430079 南京水利科学研究院南京210029 湖北港口雅口航运枢纽有限公司宜城441400 三峡大学水利与环境学院宜昌443002

厂坝集鱼系统是在电站尾水管上方安装的鱼道多进口结构,实际使用中存在流态复杂、运行工况多、鲤科鱼类响应特征不明晰等问题。针对以上问题,该研究依据中国鱼道厂坝集鱼系统的主要结构特征建造试验装置,对成熟鲫(Carassius auratus)进... 详细信息

厂坝集鱼系统是在电站尾水管上方安装的鱼道多进口结构,实际使用中存在流态复杂、运行工况多、鲤科鱼类响应特征不明晰等问题。针对以上问题,该研究依据中国鱼道厂坝集鱼系统的主要结构特征建造试验装置,对成熟鲫(Carassius auratus)进行PIT(passive integrated transponder)标记,设置2种水位、2种补水孔出流方式共4个工况,观测产卵前后鲫的上溯行为。试验结果表明,进口吸引率主要受产卵发生阶段、水流动量影响,产卵前的被吸引率显著高于产卵后(P研究表明鱼类在厂坝集鱼系统中的上溯行为主要受生理生态需求驱动,同时受到出流动量、运行水位及上溯路线上的流速流态影响,对今后鱼道多进口结构设计具有一定的指导意义。

关键词：试验影响因子鱼道多进口结构上溯率吸引率尝试率