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RSS2016年 第4期
2016, (4): 1-10.
摘要:
月牙泉是沙漠里地下水水位抬升在沙丘间形成的小湖泊。近年来黄河源沙漠新增加了数千个月牙泉，这种小湖泊群的形成和增长对于遏制黄河源区的沙漠化和改善源区生态具有重要意义。通过连续4年的野外调研和遥感解译，分析研究了黄河源月牙泉群的形成机理和运动特性。黄河源沙漠围绕黄河故道发育，以卵石和细沙组成的沉积物渗流发育，地下水渗流可传播几十千米补给月牙泉。特别是2002年建成黄河源大坝蓄水，抬高了鄂陵湖水位和临近地区的地下水水位，把鄂陵湖下游沙漠月牙泉的分布从30 km往下游扩展到60 km，沙漠月牙泉个数和面积迅速增加了3倍。新生的月牙泉具有活动性，移动速度3~13 m/a。如果月牙泉得到地下水的持续补给，周边沙丘发育植被逐渐稳定，黄沙发生风化，表层和浅层泥沙级配出现20%的风化黏土细颗粒，最终植被发育，稳定并绿化了沙漠。
月牙泉是沙漠里地下水水位抬升在沙丘间形成的小湖泊。近年来黄河源沙漠新增加了数千个月牙泉，这种小湖泊群的形成和增长对于遏制黄河源区的沙漠化和改善源区生态具有重要意义。通过连续4年的野外调研和遥感解译，分析研究了黄河源月牙泉群的形成机理和运动特性。黄河源沙漠围绕黄河故道发育，以卵石和细沙组成的沉积物渗流发育，地下水渗流可传播几十千米补给月牙泉。特别是2002年建成黄河源大坝蓄水，抬高了鄂陵湖水位和临近地区的地下水水位，把鄂陵湖下游沙漠月牙泉的分布从30 km往下游扩展到60 km，沙漠月牙泉个数和面积迅速增加了3倍。新生的月牙泉具有活动性，移动速度3~13 m/a。如果月牙泉得到地下水的持续补给，周边沙丘发育植被逐渐稳定，黄沙发生风化，表层和浅层泥沙级配出现20%的风化黏土细颗粒，最终植被发育，稳定并绿化了沙漠。
2016, (4): 11-17.
摘要:
桥区河段的洲滩演变，可能会改变桥区的航道条件，影响船舶通航。武汉长江大桥所在的武桥水道河段汉阳边滩年内呈现汛冲枯淤的规律，如果枯水期汉阳边滩淤积展宽，武汉长江大桥上水通航孔水深不足，不能通航，或者即使水深足够，但因桥位上游的航槽过于弯曲，上水船舶通航困难，常需要调标改孔，严重时必须采取疏浚措施。将二维水流数学模型与船舶运动漂移量模型相结合，计算分析了汉阳边滩不同淤积形态条件下上行船舶通过大桥上游弯道的所需航宽，从船舶运动学角度分析了汉阳边滩淤积展宽影响桥区通航的机理。结果表明，即使4 m等深线没有直接淤积通航桥孔，当汉阳边滩突咀较大且靠近大桥时，桥位上游弯道宽度不满足上水船舶安全通航所需航宽的要求，必须采取相应措施。
桥区河段的洲滩演变，可能会改变桥区的航道条件，影响船舶通航。武汉长江大桥所在的武桥水道河段汉阳边滩年内呈现汛冲枯淤的规律，如果枯水期汉阳边滩淤积展宽，武汉长江大桥上水通航孔水深不足，不能通航，或者即使水深足够，但因桥位上游的航槽过于弯曲，上水船舶通航困难，常需要调标改孔，严重时必须采取疏浚措施。将二维水流数学模型与船舶运动漂移量模型相结合，计算分析了汉阳边滩不同淤积形态条件下上行船舶通过大桥上游弯道的所需航宽，从船舶运动学角度分析了汉阳边滩淤积展宽影响桥区通航的机理。结果表明，即使4 m等深线没有直接淤积通航桥孔，当汉阳边滩突咀较大且靠近大桥时，桥位上游弯道宽度不满足上水船舶安全通航所需航宽的要求，必须采取相应措施。
2016, (4): 18-26.
摘要:
采用大涡模拟（LES）数学模型对河道中单个桥墩及3个桥墩条件下的水流运动进行数值模拟。计算结果与试验结果吻合良好。对计算得到的墩前及墩后流速变化、水位变化、剪应力分布、涡量变化及频谱进行分析，基于以上分析发现：桥墩间距较窄时（s/D=2），墩前不同位置（0＞x/D＞-5）处的垂向流速绝对值|Uz|大于其他工况条件下相同位置处的流速，而在墩前x/D5），中心桥墩两侧的桥墩对中心桥墩尾流区的干扰减弱，叠加效应可以忽略。桥墩间距较窄时（s/D=2）墩后x=0.5D处计算得到的涡漩特征长度与桥墩直径基本相同，该处涡漩主要由单个桥墩的尾流产生，而桥墩后x=5D处的涡漩特征长度与3倍的桥墩直径一致，中心桥墩后x=5D处的涡漩由3个桥墩叠加产生。
采用大涡模拟（LES）数学模型对河道中单个桥墩及3个桥墩条件下的水流运动进行数值模拟。计算结果与试验结果吻合良好。对计算得到的墩前及墩后流速变化、水位变化、剪应力分布、涡量变化及频谱进行分析，基于以上分析发现：桥墩间距较窄时（s/D=2），墩前不同位置（0＞x/D＞-5）处的垂向流速绝对值|Uz|大于其他工况条件下相同位置处的流速，而在墩前x/D5），中心桥墩两侧的桥墩对中心桥墩尾流区的干扰减弱，叠加效应可以忽略。桥墩间距较窄时（s/D=2）墩后x=0.5D处计算得到的涡漩特征长度与桥墩直径基本相同，该处涡漩主要由单个桥墩的尾流产生，而桥墩后x=5D处的涡漩特征长度与3倍的桥墩直径一致，中心桥墩后x=5D处的涡漩由3个桥墩叠加产生。
2016, (4): 27-31.
摘要:
对于研究泥沙问题的全沙动床模型试验，模型沙的设计是整个模型试验的关键。当原型泥沙粒径过小,不考虑模型与原型的温度差异时，按比尺计算得到的天然模型沙粒径太小，通常不易获得。因此在满足悬移相似条件下,通过控制试验水温，根据不同温度及不同水黏滞系数ν，得到合理的颗粒粒径从而优化模型选沙。在原温和变温两种条件下分别计算所选泥沙的沉速和沉速比尺，表明改变温度所选的模型沙粒径是合理的，用较大粒径天然沙模拟原型较细沙，既满足沉速相似也满足悬移相似要求。试验验证结果表明模型沙选择满足设计要求，模型设计合理。
对于研究泥沙问题的全沙动床模型试验，模型沙的设计是整个模型试验的关键。当原型泥沙粒径过小,不考虑模型与原型的温度差异时，按比尺计算得到的天然模型沙粒径太小，通常不易获得。因此在满足悬移相似条件下,通过控制试验水温，根据不同温度及不同水黏滞系数ν，得到合理的颗粒粒径从而优化模型选沙。在原温和变温两种条件下分别计算所选泥沙的沉速和沉速比尺，表明改变温度所选的模型沙粒径是合理的，用较大粒径天然沙模拟原型较细沙，既满足沉速相似也满足悬移相似要求。试验验证结果表明模型沙选择满足设计要求，模型设计合理。
2016, (4): 32-39.
摘要:
利用大型三轴仪选用一种典型堆石料，通过设置4种级配、4种相对密度开展一系列不同围压作用下的大型三轴压缩试验，以研究级配、密度、应力状态等因素对堆石料强度与变形特性的影响。基于以上试验，对比分析不同级配、不同密度、不同围压条件下堆石料的应力变形特性，结果表明：试样颗粒越粗，剪切过程中试样越呈现应变硬化和压缩变形特性，随着颗粒逐渐变细，应变软化和剪胀特性愈加明显；堆石料强度与变形特性不仅与其密实和所处的应力状态有关，而且初始级配对其强度与变形特性有显著影响；堆石料强度包络线符合幂函数关系，并通过分析计算验证了其合理性与正确性。分析结果为进一步研究堆石料的状态相关剪胀理论及状态相关本构模型奠定了基础。
利用大型三轴仪选用一种典型堆石料，通过设置4种级配、4种相对密度开展一系列不同围压作用下的大型三轴压缩试验，以研究级配、密度、应力状态等因素对堆石料强度与变形特性的影响。基于以上试验，对比分析不同级配、不同密度、不同围压条件下堆石料的应力变形特性，结果表明：试样颗粒越粗，剪切过程中试样越呈现应变硬化和压缩变形特性，随着颗粒逐渐变细，应变软化和剪胀特性愈加明显；堆石料强度与变形特性不仅与其密实和所处的应力状态有关，而且初始级配对其强度与变形特性有显著影响；堆石料强度包络线符合幂函数关系，并通过分析计算验证了其合理性与正确性。分析结果为进一步研究堆石料的状态相关剪胀理论及状态相关本构模型奠定了基础。
2016, (4): 40-46.
摘要:
以大连市水资源总量、供水量、需水量、土地面积及人口数普查数据等为基础数据，参照我国水资源分析中的多种指标择取方式，从水资源利用、社会经济以及生态环境3方面，构建大连市水资源承载力评价指标体系。运用因子分析方法确定各评价指标的权重，结合可变模糊评价模型对大连市2000—2013年水资源承载力进行计算和评价，并通过基础数据的搜集和处理，对2020年大连市水资源承载力进行预测评价。结果显示：生态用水率和工业用水重复利用率两个因子的累计方差贡献率达到85%，能够反映大连市水资源承载力的大部分信息，因此作为主因子来进行权重的计算。通过可变模糊评价模型计算，2000—2013年大连市水资源承载力的评价等级为1~2级，说明大连市在这14年来水资源开发利用程度达较高水平，水资源的供给量基本上满足该市社会经济、生态环境等发展需求。为保证水资源的持续供给，须优化水资源配置，提高水资源利用率，以提高水资源承载力；2020年水资源承载力的预测评价结果为2级，表示在未来几年内，大连市已经逐渐实现维持水资源稳定开发的战略目标，大连市水资源的可持续开发利用得到了基本保障。
以大连市水资源总量、供水量、需水量、土地面积及人口数普查数据等为基础数据，参照我国水资源分析中的多种指标择取方式，从水资源利用、社会经济以及生态环境3方面，构建大连市水资源承载力评价指标体系。运用因子分析方法确定各评价指标的权重，结合可变模糊评价模型对大连市2000—2013年水资源承载力进行计算和评价，并通过基础数据的搜集和处理，对2020年大连市水资源承载力进行预测评价。结果显示：生态用水率和工业用水重复利用率两个因子的累计方差贡献率达到85%，能够反映大连市水资源承载力的大部分信息，因此作为主因子来进行权重的计算。通过可变模糊评价模型计算，2000—2013年大连市水资源承载力的评价等级为1~2级，说明大连市在这14年来水资源开发利用程度达较高水平，水资源的供给量基本上满足该市社会经济、生态环境等发展需求。为保证水资源的持续供给，须优化水资源配置，提高水资源利用率，以提高水资源承载力；2020年水资源承载力的预测评价结果为2级，表示在未来几年内，大连市已经逐渐实现维持水资源稳定开发的战略目标，大连市水资源的可持续开发利用得到了基本保障。
2016, (4): 47-53.
摘要:
为研究长江口枯季盐水入侵及北支盐水倒灌特性，于2013年12月及2014年2月两次对长江口南北支分汊口处进行全潮同步水文测验，分析结果表明：受地形地貌因素影响，北支进口盐度比同期南支白茆沙水域的高出一个数量级。水域盐度与径流量大小呈负相关关系，与潮差大小呈正相关关系。径流较小、潮差较大时，北支盐水会发生倒灌。由于下泄径流的顶托，迫使倒灌盐水北偏，使得白茆沙北水道盐度大于南水道。风应力对盐水入侵的影响不可忽视，持续的南风会减弱长江口北支的盐水入侵。在枯季条件下，北支倒灌盐水一般沿白茆沙北水道南侧下泄。大潮时倒灌进入南支的盐水在白茆沙水域有一定时间的滞留，使得白茆沙水域盐度往往会在大潮后的中潮期达到最大。
为研究长江口枯季盐水入侵及北支盐水倒灌特性，于2013年12月及2014年2月两次对长江口南北支分汊口处进行全潮同步水文测验，分析结果表明：受地形地貌因素影响，北支进口盐度比同期南支白茆沙水域的高出一个数量级。水域盐度与径流量大小呈负相关关系，与潮差大小呈正相关关系。径流较小、潮差较大时，北支盐水会发生倒灌。由于下泄径流的顶托，迫使倒灌盐水北偏，使得白茆沙北水道盐度大于南水道。风应力对盐水入侵的影响不可忽视，持续的南风会减弱长江口北支的盐水入侵。在枯季条件下，北支倒灌盐水一般沿白茆沙北水道南侧下泄。大潮时倒灌进入南支的盐水在白茆沙水域有一定时间的滞留，使得白茆沙水域盐度往往会在大潮后的中潮期达到最大。
2016, (4): 54-62.
摘要:
将河谷形状与堆石材料的力学特性联系起来，定义了河谷宽度系数、河谷边坡陡缓系数和河谷非对称系数等3个动态参数来描述河谷形状。利用新定义的河谷形状参数研究其对沥青混凝土心墙坝变形特性的影响，结果表明：河谷宽度直接影响沥青混凝土心墙底部应力拱效应的强弱，河谷宽度系数越小，狭窄河谷地形导致的应力拱效应越明显，从而可能诱发心墙水力劈裂；河谷边坡的陡缓影响沥青混凝土心墙两侧拉应力的分布规律和量值大小，河谷边坡陡缓系数增大，沥青混凝土心墙左右两侧的拉应力区范围变小但量值增大；沥青混凝土心墙两侧的沉降差随河谷非对称系数的增大而明显增加，据此初步给出了区分河谷对称性的界限值；河谷形状对沥青混凝土心墙坝的三向位移均会产生一定约束作用，河谷宽度对坝体位移的影响最为显著。
将河谷形状与堆石材料的力学特性联系起来，定义了河谷宽度系数、河谷边坡陡缓系数和河谷非对称系数等3个动态参数来描述河谷形状。利用新定义的河谷形状参数研究其对沥青混凝土心墙坝变形特性的影响，结果表明：河谷宽度直接影响沥青混凝土心墙底部应力拱效应的强弱，河谷宽度系数越小，狭窄河谷地形导致的应力拱效应越明显，从而可能诱发心墙水力劈裂；河谷边坡的陡缓影响沥青混凝土心墙两侧拉应力的分布规律和量值大小，河谷边坡陡缓系数增大，沥青混凝土心墙左右两侧的拉应力区范围变小但量值增大；沥青混凝土心墙两侧的沉降差随河谷非对称系数的增大而明显增加，据此初步给出了区分河谷对称性的界限值；河谷形状对沥青混凝土心墙坝的三向位移均会产生一定约束作用，河谷宽度对坝体位移的影响最为显著。
2016, (4): 63-69.
摘要:
为研究水沙非均质流管道流动的临界速度，在分析前人非均质流管道输沙试验研究成果的基础上，利用数据回归方法建立水沙非均质流管道流动的堆积界限速度计算模型，同时通过分析费祥俊阻力公式，采用求导方式，给出了水沙浆体阻力最小临界速度计算式。然后利用相关学者的若干组数据，对所提出堆积界限速度和阻力最小临界速度的计算值和试验值进行对比。结果表明，作者提出的堆积界限速度和阻力最小临界速度的预测值与实测值的偏差大都不超过15%。最后分析了堆积界限速度和阻力最小临界速度随颗粒粒径、管道直径和浆体输送浓度变化的规律，得出随着颗粒粒径减小，两者差距逐渐变小；随着管道直径变大，两者差距逐渐变大；随着输送浓度变大，堆积界限速度呈略微变小的趋势，而阻力最小临界速度则呈显著增大的趋势。
为研究水沙非均质流管道流动的临界速度，在分析前人非均质流管道输沙试验研究成果的基础上，利用数据回归方法建立水沙非均质流管道流动的堆积界限速度计算模型，同时通过分析费祥俊阻力公式，采用求导方式，给出了水沙浆体阻力最小临界速度计算式。然后利用相关学者的若干组数据，对所提出堆积界限速度和阻力最小临界速度的计算值和试验值进行对比。结果表明，作者提出的堆积界限速度和阻力最小临界速度的预测值与实测值的偏差大都不超过15%。最后分析了堆积界限速度和阻力最小临界速度随颗粒粒径、管道直径和浆体输送浓度变化的规律，得出随着颗粒粒径减小，两者差距逐渐变小；随着管道直径变大，两者差距逐渐变大；随着输送浓度变大，堆积界限速度呈略微变小的趋势，而阻力最小临界速度则呈显著增大的趋势。
2016, (4): 70-75.
摘要:
打桩过程中溜桩容易引发安全事故。溜桩的产生，往往造成打桩锤击数的预测值与实测值之间偏差较大，此时准确评价溜桩后桩基承载力就成为实际工程中非常关注的问题。以某工程实例为基础，根据现场高应变动测试验和打桩记录，研究了溜桩对桩基的影响。打桩记录显示，溜桩的产生会导致打桩总能量的降低；现场动测试验结果表明，溜桩导致打桩结束时的承载力明显减小。采用现有对打入桩进行桩基承载力评估方法得到的结果无法满足设计要求。为此，在评估打入桩最终承载力时将桩基分为溜桩段和非溜桩段，对不同区域采用不同方法进行承载力评估，所得结果满足设计要求。
打桩过程中溜桩容易引发安全事故。溜桩的产生，往往造成打桩锤击数的预测值与实测值之间偏差较大，此时准确评价溜桩后桩基承载力就成为实际工程中非常关注的问题。以某工程实例为基础，根据现场高应变动测试验和打桩记录，研究了溜桩对桩基的影响。打桩记录显示，溜桩的产生会导致打桩总能量的降低；现场动测试验结果表明，溜桩导致打桩结束时的承载力明显减小。采用现有对打入桩进行桩基承载力评估方法得到的结果无法满足设计要求。为此，在评估打入桩最终承载力时将桩基分为溜桩段和非溜桩段，对不同区域采用不同方法进行承载力评估，所得结果满足设计要求。
2016, (4): 76-84.
摘要:
通过4组不同膨润土与水泥掺比（0.93,0.50,0.35,0.26）的塑性混凝土常规三轴压缩试验，研究了膨润土与水泥掺比对塑性混凝土变形特性（割线模量、峰值应变、体积变形、模强比）的影响规律。试验结果表明，随着膨润土与水泥掺比的降低，塑性混凝土峰值应变和最大体积压缩量均显著降低，即材料抗裂性和变形性能显著降低。膨润土与水泥掺比对模强比的影响规律不一致，膨润土与水泥掺比为0.93或0.50时，塑性混凝土模强比有随围压增加而先增后降的趋势；膨润土与水泥掺比为0.35或0.26时，塑性混凝土模强比表现为随围压增加而逐渐降低的趋势。最后，根据三轴试验结果整理分析了符合Duncan-Chang本构模型的塑性混凝土本构参数。
通过4组不同膨润土与水泥掺比（0.93,0.50,0.35,0.26）的塑性混凝土常规三轴压缩试验，研究了膨润土与水泥掺比对塑性混凝土变形特性（割线模量、峰值应变、体积变形、模强比）的影响规律。试验结果表明，随着膨润土与水泥掺比的降低，塑性混凝土峰值应变和最大体积压缩量均显著降低，即材料抗裂性和变形性能显著降低。膨润土与水泥掺比对模强比的影响规律不一致，膨润土与水泥掺比为0.93或0.50时，塑性混凝土模强比有随围压增加而先增后降的趋势；膨润土与水泥掺比为0.35或0.26时，塑性混凝土模强比表现为随围压增加而逐渐降低的趋势。最后，根据三轴试验结果整理分析了符合Duncan-Chang本构模型的塑性混凝土本构参数。
2016, (4): 85-91.
摘要:
为减少港口开发建设中大量使用开山石对自然环境造成的破坏，探讨直接利用黏粒含量超过现行规范的航道疏浚土充填袋筑堤可行性，通过埋设原观仪器对疏浚土充填袋筑堤进行了现场试验研究。结果表明：充填泥袋内产生的超静孔压较小，消散速度快，采用疏浚土作为充灌材料完全满足充填袋筑堤进度要求；充填袋筑堤期间地基的实测最大沉降量为249 mm，水平位移速率始终处于地基稳定控制标准范围内，说明充填袋筑堤过程中地基是安全的；充填袋的主要压缩过程在3~6 d内完成，平均压缩率约为15.7%；分布式光纤实测充填袋袋体受力远小于设计值，未发现由于充填袋自身强度不足造成袋体破坏的情况；地质雷达探测充填袋厚度与现场实测沉降分析结果较吻合，袋体充盈情况良好，相邻两层袋体分界线清晰可见，其测量精度满足工程检测要求，为快速检测充填袋筑堤质量提供了强有力的技术支撑；试验段建成后，堤身结构稳定可靠，经过两年多的正常运行，堤身完好无损，实践证明利用疏浚土充填袋筑堤是成功的。
为减少港口开发建设中大量使用开山石对自然环境造成的破坏，探讨直接利用黏粒含量超过现行规范的航道疏浚土充填袋筑堤可行性，通过埋设原观仪器对疏浚土充填袋筑堤进行了现场试验研究。结果表明：充填泥袋内产生的超静孔压较小，消散速度快，采用疏浚土作为充灌材料完全满足充填袋筑堤进度要求；充填袋筑堤期间地基的实测最大沉降量为249 mm，水平位移速率始终处于地基稳定控制标准范围内，说明充填袋筑堤过程中地基是安全的；充填袋的主要压缩过程在3~6 d内完成，平均压缩率约为15.7%；分布式光纤实测充填袋袋体受力远小于设计值，未发现由于充填袋自身强度不足造成袋体破坏的情况；地质雷达探测充填袋厚度与现场实测沉降分析结果较吻合，袋体充盈情况良好，相邻两层袋体分界线清晰可见，其测量精度满足工程检测要求，为快速检测充填袋筑堤质量提供了强有力的技术支撑；试验段建成后，堤身结构稳定可靠，经过两年多的正常运行，堤身完好无损，实践证明利用疏浚土充填袋筑堤是成功的。
2016, (4): 92-97.
摘要:
利用10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴试验系统和SAEU2S声发射信号采集系统, 研究了单轴循环荷载作用下混凝土强度变化及声发射特征。结果表明：混凝土在单轴循环荷载作用下，其抗压强度与回弹值的比值随应变速率的增加而增大，通过线性拟合发现混凝土抗压强度与回弹值的比值率效应表现明显；混凝土在单轴循环加卸载过程中，声发射定位研究揭示了混凝土开裂位置及发展状况，并将混凝土变形分为4个阶段进行研究，结合每个阶段声发射累积定位数情况，分析了混凝土损伤变化；对循环加卸载过程中声发射累积定位数的分析发现，卸载后再次至最大历史应力水平前大量声发射信号产生说明混凝土不满足Kaiser效应；基于声发射定位数与应力随时间变化关系的研究认为，混凝土强度与应力水平有关，与内部结构也有关。
利用10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴试验系统和SAEU2S声发射信号采集系统, 研究了单轴循环荷载作用下混凝土强度变化及声发射特征。结果表明：混凝土在单轴循环荷载作用下，其抗压强度与回弹值的比值随应变速率的增加而增大，通过线性拟合发现混凝土抗压强度与回弹值的比值率效应表现明显；混凝土在单轴循环加卸载过程中，声发射定位研究揭示了混凝土开裂位置及发展状况，并将混凝土变形分为4个阶段进行研究，结合每个阶段声发射累积定位数情况，分析了混凝土损伤变化；对循环加卸载过程中声发射累积定位数的分析发现，卸载后再次至最大历史应力水平前大量声发射信号产生说明混凝土不满足Kaiser效应；基于声发射定位数与应力随时间变化关系的研究认为，混凝土强度与应力水平有关，与内部结构也有关。
2016, (4): 98-103.
摘要:
为了研究混凝土重力坝在地震过程中的动态响应规律，采用ABAQUS三维附加质量法模拟桃林口大坝在迁安波作用下的动态响应，并研究了3个方向地震加速度在地震过程中的影响程度。计算发现：坝体虽未发生震损，但下游断面突变处最大拉应力达到2.56 MPa，临界于混凝土的动态抗拉强度值2.6 MPa，应引起注意，在设计中折坡处宜做成圆弧形，以减少应力集中；在地震过程中，坝体横河方向位移量达到了17.87 mm，极易造成相邻坝段发生碰撞破坏，工程中可进行横缝灌浆用以加固；同时计入3个方向的地震作用是对坝体最不利的计算方案，横河向地震加速度和垂直地震加速度在整个抗震分析中都有着重要影响，单纯考虑其中某一方向地震作用的做法严重失真。
为了研究混凝土重力坝在地震过程中的动态响应规律，采用ABAQUS三维附加质量法模拟桃林口大坝在迁安波作用下的动态响应，并研究了3个方向地震加速度在地震过程中的影响程度。计算发现：坝体虽未发生震损，但下游断面突变处最大拉应力达到2.56 MPa，临界于混凝土的动态抗拉强度值2.6 MPa，应引起注意，在设计中折坡处宜做成圆弧形，以减少应力集中；在地震过程中，坝体横河方向位移量达到了17.87 mm，极易造成相邻坝段发生碰撞破坏，工程中可进行横缝灌浆用以加固；同时计入3个方向的地震作用是对坝体最不利的计算方案，横河向地震加速度和垂直地震加速度在整个抗震分析中都有着重要影响，单纯考虑其中某一方向地震作用的做法严重失真。
2016, (4): 104-110.
摘要:
为了对大坝安全进行准确监控，利用分形几何理论预测大坝变形。针对一般常维分形分布不能很好分析大坝变形数据的问题，对监测数据进行N阶累计和变换，对变换后的数据利用分段变维分形模型计算各阶变形维数序列，再选择效果较好分形维数已知序列预测未知分形维数，最后反推大坝变形预测数据。针对传统变维分形预测模型分形维数预测方法的不确定性和所需监测数据量大的缺点，利用灰色模型预测分形维数，建立改进的大坝分形几何监控模型。结合工程实例，对比插值法预测分形参数的传统分形几何预测模型和灰色模型改进后的预测模型之间的预测精度，结果表明，改进分形模型不仅在预测精度上有所提高，而且更具稳定性和抗波动性。
为了对大坝安全进行准确监控，利用分形几何理论预测大坝变形。针对一般常维分形分布不能很好分析大坝变形数据的问题，对监测数据进行N阶累计和变换，对变换后的数据利用分段变维分形模型计算各阶变形维数序列，再选择效果较好分形维数已知序列预测未知分形维数，最后反推大坝变形预测数据。针对传统变维分形预测模型分形维数预测方法的不确定性和所需监测数据量大的缺点，利用灰色模型预测分形维数，建立改进的大坝分形几何监控模型。结合工程实例，对比插值法预测分形参数的传统分形几何预测模型和灰色模型改进后的预测模型之间的预测精度，结果表明，改进分形模型不仅在预测精度上有所提高，而且更具稳定性和抗波动性。
2016, (4): 111-117.
摘要:
土料压缩特性参数是计算地基沉降变形的重要指标。为明确砂泥岩混合填料在不同浸水时间下压缩特性，设置7组不同时间的浸水方案、2种浸水方式，采用侧限压缩试验探究砂泥岩填料经不同时间浸水后的强度变化规律。试验结果表明，与不浸水试样相比，砂泥岩混合料浸水1 h后轴向变形增大11.48%，浸水5 d后,压缩模量降低了31.22%，压缩系数增大了45.03%；浸水5 d后，轴向变形比浸水1 h增大了47.40%，孔隙比减小了7.71%。长时间浸水降低砂泥岩混合料压缩模量，增大其压缩系数，其压缩变形增大。建议将压缩系数、压缩指数与压缩模量相结合来评判砂泥岩混合料长期浸水条件下的压缩特性。不同浸水时间下的应力应变曲线在ln ε-ln p平面内呈直线，曲线簇呈扫帚状且有汇聚趋势。浸水饱和与真空抽气饱和的试验数据差值小于5%，这两种饱和试验方法对砂泥岩混合料压缩特性的影响不明显。
土料压缩特性参数是计算地基沉降变形的重要指标。为明确砂泥岩混合填料在不同浸水时间下压缩特性，设置7组不同时间的浸水方案、2种浸水方式，采用侧限压缩试验探究砂泥岩填料经不同时间浸水后的强度变化规律。试验结果表明，与不浸水试样相比，砂泥岩混合料浸水1 h后轴向变形增大11.48%，浸水5 d后,压缩模量降低了31.22%，压缩系数增大了45.03%；浸水5 d后，轴向变形比浸水1 h增大了47.40%，孔隙比减小了7.71%。长时间浸水降低砂泥岩混合料压缩模量，增大其压缩系数，其压缩变形增大。建议将压缩系数、压缩指数与压缩模量相结合来评判砂泥岩混合料长期浸水条件下的压缩特性。不同浸水时间下的应力应变曲线在ln ε-ln p平面内呈直线，曲线簇呈扫帚状且有汇聚趋势。浸水饱和与真空抽气饱和的试验数据差值小于5%，这两种饱和试验方法对砂泥岩混合料压缩特性的影响不明显。
2016, (4): 118-125.
摘要:
将掺气坎布置在宽尾墩出口和阶梯溢流坝首级台阶的中间位置，能有效减小高坝泄水建筑物在高速水流作用下发生空蚀和冲刷破坏的概率。利用水气两相流模型并联合RNG k-ε模型，模拟计算不同前置掺气坎角度对溢流坝阶梯面掺气浓度和消能特性的影响，前置掺气坎角度依次取8°，10°和11.3°。其中模型采用VOF方法对自由水面进行处理，利用几何重建方式对水气面附近进行插值，采用PISO算法和非定常流算法进行计算。模拟计算结果表明，在不同前置掺气坎角度下，阶梯面平均掺气浓度沿程变化趋势为总体减小并在后几级台阶处保持不变；在靠近掺气空腔后的台阶处，沿阶梯水平近壁面凹角到凸角方向，掺气浓度的变化趋势为先减后增，而沿阶梯面垂直近壁面凹角到凸角方向，掺气浓度的变化趋势为先增后减，且同一断面的掺气浓度随前置掺气坎角度的增加而逐渐增加；在靠近反弧段的阶梯上，沿阶梯水平近壁面凹角到凸角方向，掺气浓度的变化趋势为逐渐增大，而沿阶梯面垂直近壁面凸角到凹角方向，掺气浓度的变化趋势为逐渐减小，随着前置掺气坎角度的增加，同一断面掺气浓度随着增大，且泄水建筑物消能率随之增大。
将掺气坎布置在宽尾墩出口和阶梯溢流坝首级台阶的中间位置，能有效减小高坝泄水建筑物在高速水流作用下发生空蚀和冲刷破坏的概率。利用水气两相流模型并联合RNG k-ε模型，模拟计算不同前置掺气坎角度对溢流坝阶梯面掺气浓度和消能特性的影响，前置掺气坎角度依次取8°，10°和11.3°。其中模型采用VOF方法对自由水面进行处理，利用几何重建方式对水气面附近进行插值，采用PISO算法和非定常流算法进行计算。模拟计算结果表明，在不同前置掺气坎角度下，阶梯面平均掺气浓度沿程变化趋势为总体减小并在后几级台阶处保持不变；在靠近掺气空腔后的台阶处，沿阶梯水平近壁面凹角到凸角方向，掺气浓度的变化趋势为先减后增，而沿阶梯面垂直近壁面凹角到凸角方向，掺气浓度的变化趋势为先增后减，且同一断面的掺气浓度随前置掺气坎角度的增加而逐渐增加；在靠近反弧段的阶梯上，沿阶梯水平近壁面凹角到凸角方向，掺气浓度的变化趋势为逐渐增大，而沿阶梯面垂直近壁面凸角到凹角方向，掺气浓度的变化趋势为逐渐减小，随着前置掺气坎角度的增加，同一断面掺气浓度随着增大，且泄水建筑物消能率随之增大。
2016, (4): 126-132.
摘要:
为研究地震波非一致输入对三维高面板坝动力反应的影响，采用波场分离的思路将人工动力边界处的总波场分解为无局部场地效应影响的自由场和局部场地效应引起的散射场，借助黏弹性边界建立地震波在自由场作用下地震动非一致输入，实现考虑地基辐射阻尼和地震波行波效应的地震动输入。对我国西南地区某高面板坝进行非一致地震动反应分析，研究P波和SV波作用下坝体结构的动力反应规律。结果表明：当P波非一致输入时，随着入射角度的增加，竖向加速度和动位移极值逐渐减小，水平向加速度和动位移极值逐渐增大；SV波非一致输入时，地震动反应规律与P波入射时相反。入射角度对地震波的行波效应以及坝顶加速度反应谱幅值等都有较显著的影响。
为研究地震波非一致输入对三维高面板坝动力反应的影响，采用波场分离的思路将人工动力边界处的总波场分解为无局部场地效应影响的自由场和局部场地效应引起的散射场，借助黏弹性边界建立地震波在自由场作用下地震动非一致输入，实现考虑地基辐射阻尼和地震波行波效应的地震动输入。对我国西南地区某高面板坝进行非一致地震动反应分析，研究P波和SV波作用下坝体结构的动力反应规律。结果表明：当P波非一致输入时，随着入射角度的增加，竖向加速度和动位移极值逐渐减小，水平向加速度和动位移极值逐渐增大；SV波非一致输入时，地震动反应规律与P波入射时相反。入射角度对地震波的行波效应以及坝顶加速度反应谱幅值等都有较显著的影响。
水利水运工程学报