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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年第9期32卷 972-985页

作者：曹克磊付乔峰张建伟黄锦林赵瑜华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045 广东省水利水电科学研究院广东广州510635

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

不同有机肥对生菜生育期土壤剖面DOM分布的影响

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光谱学与光谱分析 2024年第9期44卷 2683-2691页

作者：潘红卫陈惠茹史利利雷宏军王逸飞孔海康杨光华北水利水电大学水利学院河南郑州450046

施用有机肥是农作物生产过程中提质增效的有效途径,研究不同来源有机肥施加下土壤剖面溶解性有机质(DOM)的分布规律有助于优化有机肥利用及进一步了解DOM环境行为。采用二维相关光谱(2DCOS)等方法,研究施加不同来源有机肥(猪粪、鸡粪、... 详细信息

施用有机肥是农作物生产过程中提质增效的有效途径,研究不同来源有机肥施加下土壤剖面溶解性有机质(DOM)的分布规律有助于优化有机肥利用及进一步了解DOM环境行为。采用二维相关光谱(2DCOS)等方法,研究施加不同来源有机肥(猪粪、鸡粪、羊粪、牛粪和沼渣)对土壤剖面DOM分布规律的影响。结果显示:有机肥还田主要影响土壤DOM的相对含量及组分构成。施加不同来源有机肥后,土壤中DOM相对含量始终大于对照(CK)处理,其中0~10cm土层DOM相对含量影响最大,平均增加14.67g·kg-1。不同类型有机肥对增加剖面DOM有一定差异,其中鸡粪有机肥对剖面DOM增加影响最大,增加了21.42%。有机肥的施加主要提高了类酪氨酸组分(C4)的相对含量,对10~20cm土层C4相对含量的影响最大,平均增加4.12%,其中羊粪和沼渣有机肥影响最大,分别增加了7.80%、7.89%。2D-COS分析显示,不同来源有机肥施用对溶解性微生物代谢产物、类蛋白质组分(295nm、315nm)影响最大,CK、鸡粪有机肥处理主要影响的是溶解性微生物代谢产物组分,其他处理最先响应的是类蛋白质组分;不同来源有机肥施用下,腐殖化指数HIX和Fn(330)、Fn(280)均随土层深度的增加而减小,但HIX和Fn(330)、Fn(280)的变化随有机肥种类不同而有所差异,其中牛粪有机肥对HIX和Fn(330)影响最大,羊粪有机肥对Fn(280)影响最大。生物指数BIX和新鲜度指数β∶α随着土层深度增加而增加,其中沼渣的影响最显著,但荧光指数FI并无显著变化。

关键词：不同来源有机肥 DOM 土壤剖面分布三维荧光光谱平行因子分析二维相关光谱

不同波纹钢-混凝土板复合结构水下抗爆机理及损伤等级预测

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爆炸与冲击 2024年第6期44卷 73-89页

作者：曹克磊付乔峰赵瑜华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁... 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机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁伤过程及失效模式,揭示其水下防爆机理,并构建出墙面板损伤等级预测曲线。研究结果表明:模拟结果与试验结果较为吻合,验证了模拟方法的有效性;在含12 mm厚波纹钢的复合结构(T-12)、含75°夹角的波纹钢复合结构(A-75)和含厚70 mm波纹钢的复合结构(WH-70)三种防护方案下,墙面板的毁伤范围较未加固墙面板最大降幅分别为83.0%、81.6%和82.5%;预测曲线可以直观评估出炸药量和复合结构中波纹钢波高变化对墙面板损伤等级的影响。

关键词：波纹钢-混凝土板复合结构毁伤演化特征水下抗爆机理损伤等级预测

基于声发射检测CSG材料损伤演变及裂纹识别

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建筑材料学报 2024年第6期27卷 565-572页

作者：黄虎刘赵涵邱庆明曹克磊郭利霞华北水利水电大学水利学院河南郑州450046

为了从细观角度揭示胶凝砂砾石(CSG)材料损伤演变机制和裂纹的分类演化规律,结合声发射测试技术,采用Geiger时差定位法、上升角-平均频率法和高斯混合模型,对CSG材料的裂纹类型进行识别.结果表明:CSG材料的破坏过程可分为原始裂纹闭合... 详细信息

为了从细观角度揭示胶凝砂砾石(CSG)材料损伤演变机制和裂纹的分类演化规律,结合声发射测试技术,采用Geiger时差定位法、上升角-平均频率法和高斯混合模型,对CSG材料的裂纹类型进行识别.结果表明:CSG材料的破坏过程可分为原始裂纹闭合、新生裂纹扩展、裂纹聚结和峰后破坏4个阶段;声发射事件的三维定位直观反映了裂纹萌生、扩展直至贯通的动态演化过程;通过裂纹类型识别,加载前期试件以剪切裂纹为主,后期拉伸裂纹占比增加,在临近破坏前,高水胶比时剪切裂纹与拉伸裂纹比约为2∶1,低水胶比时约为1∶1.

关键词：胶凝砂砾石材料声发射时空演化高斯混合模型裂纹类型

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三峡库区流域生态系统稳定性演变评估

人民长江 2024年第6期55卷 60-67页

作者：张萍张进翁白莎水利部水利水电规划设计总院北京100120 宜昌市农业综合执法支队湖北宜昌443000 中国水利水电科学研究院北京100038

在生态文明建设与长江经济带发展战略不断推进的背景下,从流域尺度开展三峡库区生态系统定量评估,是库区生态保护修复策略制定的科学基础,对库区未来“自然-经济社会”可持续发展具有重要意义。基于多元遥感影像,综合采用生态模型、统... 详细信息

在生态文明建设与长江经济带发展战略不断推进的背景下,从流域尺度开展三峡库区生态系统定量评估,是库区生态保护修复策略制定的科学基础,对库区未来“自然-经济社会”可持续发展具有重要意义。基于多元遥感影像,综合采用生态模型、统计分析等手段,对三峡库区流域生态系统格局、质量与服务演变趋势进行了时空分析。结果表明:①2000~2020年间,三峡库区流域水体面积增加了283.25 km 2,主要由农田、城镇及森林转换而来。②流域上游区区域水源涵养量、水土保持量呈现增加态势,占流域总面积的64.5%;流域中下游山区局部地区水土流失仍然较为严重,靠近城市主城区及周边地区水源涵养能力、生物多样性维持和固碳服务有所下降。③库区生态系统稳定性总体逐渐提升,但在西部农田区域及长江岸带,由于受到人类活动胁迫,稳定性变差。为提升三峡库区流域生态系统整体的稳定性,建议按照“大流域统筹、子流域分区、差异化施策”的流域治理思路,做好“精准施治,一河一策”,提升上游自然区域森林、草地生态质量,调整河岸带湿地群落结构,从而提升上游地区水源涵养能力、岸边带与消落区生境功能与水土保持能力,这将是未来三峡库区流域生态系统稳定性提升及流域可持续发展的重要方向。

关键词：生态系统格局生态系统质量生态系统服务生态系统稳定性保护修复三峡库区

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湖北省柳林镇“8·12”山洪过程模拟分析

应用基础与工程科学学报 2024年第1期32卷 133-144页

作者：郝思佳王文川马强李昌志刘昌军华北水利水电大学信息工程学院河南郑州450046 华北水利水电大学水资源学院河南郑州450046 中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾中心北京100038

由极端暴雨引发的山洪灾害已成为阻碍社会经济发展的主要因素,为科学认识山洪形成过程,揭示山洪致灾机理,以湖北省柳林镇“8·12”重大山洪灾害为例,基于全国山洪灾害调查分析评价数据结合实地调查,采用自主研发的FFMS(Flash Flood Mode... 详细信息

由极端暴雨引发的山洪灾害已成为阻碍社会经济发展的主要因素,为科学认识山洪形成过程,揭示山洪致灾机理,以湖北省柳林镇“8·12”重大山洪灾害为例,基于全国山洪灾害调查分析评价数据结合实地调查,采用自主研发的FFMS(Flash Flood Modelling System)分布式水文模型对柳林镇暴雨山洪过程进行反演模拟.从洪水来源、产流组分变化入手,深入剖析此次山洪灾变响应过程.结果表明:采用时空变源山洪模拟方法,可以准确分析山洪过程流域产流机理及组分变化,实现对暴雨山洪过程的精细刻画.柳林镇“8·12”重大山洪灾害成因主要在于该地区超历史极值暴雨导致上游3条支流所在流域超渗产流量激增,特殊的地形条件和地理位置造成主、支流洪峰几乎同时在柳林镇断面遭遇叠加,加之下游莲花溪洪水汇流浪河后形成顶托,共同作用下导致山洪灾害放大效应,给柳林镇造成重大人员伤亡.

关键词：山洪灾害致灾机理产流组分变化水文模拟洪水分析

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混凝土振捣密实性研究进展

建筑材料学报 2024年第1期27卷 46-57页

作者：田正宏马元山李佳杰河海大学水利水电学院江苏南京210098

混凝土振捣工艺效果是影响成型质量的主要因素,但实践中仍以经验判断为主,缺乏可行的理论指导和科学量化的评价判据.针对拌和物振捣施工,从振捣密实理论、密实性影响因素、拌和物成型质量评价以及信息化工艺等方面,阐述了混凝土振捣施... 详细信息

混凝土振捣工艺效果是影响成型质量的主要因素,但实践中仍以经验判断为主,缺乏可行的理论指导和科学量化的评价判据.针对拌和物振捣施工,从振捣密实理论、密实性影响因素、拌和物成型质量评价以及信息化工艺等方面,阐述了混凝土振捣施工的现状与技术进展,分析了振捣理论与应用存在的问题,展望了数字振捣技术的发展方向.

关键词：振捣密实理论振动设备工艺参数量化评价模型信息化振捣

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全级配混凝土静动态轴拉断裂试验

硅酸盐学报 2024年第2期52卷 569-578页

作者：张亚洲钟红李春雷王海波李德玉李志远中国水利水电科学研究院北京100048

以高混凝土坝抗震为背景,全级配混凝土断裂试验存在欠缺。为研究全级配混凝土静态和动态荷载作用下的断裂特性,对含有环切预制裂缝的圆柱体全级配混凝土进行了单轴拉伸试验。通过位移加载方式控制,获得了静态和动态加载条件下的试件荷载... 详细信息

以高混凝土坝抗震为背景,全级配混凝土断裂试验存在欠缺。为研究全级配混凝土静态和动态荷载作用下的断裂特性,对含有环切预制裂缝的圆柱体全级配混凝土进行了单轴拉伸试验。通过位移加载方式控制,获得了静态和动态加载条件下的试件荷载-裂缝张开口位移曲线,据此得到了峰值荷载并计算了吸能能力、断裂能和特征长度,进而综合基于扩展有限元的数值模拟求得试件的断裂韧度。结果表明:所测试件均大致沿预制裂缝方向开裂,但静态加载时多表现为骨料与水泥砂浆界面开裂,而快速加载时裂缝来不及沿着最薄弱的方向发展,而可能切断粗骨料,断面上可看到有较多粗骨料破坏。相比于静态加载情形,动态荷载作用下试件的峰值荷载、吸能能力、断裂能和断裂韧度均显著提高,而特征长度略微减小。

关键词：全级配混凝土轴拉断裂试验动态荷载断裂韧度扩展有限元法

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土工袋抑制膨胀土冻胀性能试验及机制探讨

岩土力学 2024年第3期45卷 759-768,796页

作者：张勇敢鲁洋刘斯宏田金博张思钰方斌昕河海大学水利水电学院江苏南京210098

寒区膨胀土输水渠道普遍存在严重的冻胀破坏问题,严重损害工程效益。为探究不同含水率、不同干密度下土工袋抑制膨胀土冻胀性能演化规律及其物理机制,开展了土工袋制样标准率定试验和有无袋体约束下膨胀土的冻胀变形试验。试验结果表明... 详细信息

寒区膨胀土输水渠道普遍存在严重的冻胀破坏问题,严重损害工程效益。为探究不同含水率、不同干密度下土工袋抑制膨胀土冻胀性能演化规律及其物理机制,开展了土工袋制样标准率定试验和有无袋体约束下膨胀土的冻胀变形试验。试验结果表明:土工袋试样的压实高度与其干密度存在一一对应关系,可以通过控制土工袋的压实高度来精确控制土工袋的制样干密度;无论是否有袋体约束,试样的冻胀变形与时间关系曲线均可划分为冷缩、快速冻结和冻结稳定3个阶段;对于初始状态相同的膨胀土试样,袋体约束作用下其冻胀量显著减小,也即土工袋可有效地抑制膨胀土冻胀;随着含水率的增加、干密度的增大,试样的冻胀率均显著增大;土工袋的冻胀抑制率随着干密度的增加而显著增大,但含水率增加后土工袋的冻胀抑制率并未显著提升;通过分凝势理论和加筋约束原理,揭示了土工袋抑制膨胀土冻胀的内在机制;基于压汞试验获取的膨胀土孔径分布曲线,提出了袋体约束作用下冻结膨胀土的骨架结构概念模型,较好地解释了含水率和干密度对土工袋冻胀抑制率演化规律的影响差异。

关键词：膨胀土土工袋干密度含水率冻胀特性