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RSS2017年 第3期
2017, (3): 1-7.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.001
摘要:
通州沙河段受径流与潮流双重作用，江中沙洲、暗滩交替分布，江心洲滩冲淤演变剧烈，航道边界条件不稳定。通过三维水沙数学模型对天然河段洪、枯季水流条件的沿程分流、分沙比及滩槽过渡断面的水沙交换特征进行分析。结果表明，通州沙东水道是主要的涨落潮通道，落潮时上游分流比约90%，往下游分流比逐渐减小至75%左右；涨潮时东水道下游分流比约70%，上游段受西水道漫滩流影响东水道分流比增至85%~90%。洪、枯季落潮期间通州沙东水道的分沙比较对应的分流比有所增加，洪季涨潮期间通州沙东水道的分沙比较对应的分流比有所减小，枯季时变化相对不明显。通州沙下段左缘水流交换和悬沙交换的格局相同，均以槽向滩为主，狼山沙右缘水沙交换通量较小。
通州沙河段受径流与潮流双重作用，江中沙洲、暗滩交替分布，江心洲滩冲淤演变剧烈，航道边界条件不稳定。通过三维水沙数学模型对天然河段洪、枯季水流条件的沿程分流、分沙比及滩槽过渡断面的水沙交换特征进行分析。结果表明，通州沙东水道是主要的涨落潮通道，落潮时上游分流比约90%，往下游分流比逐渐减小至75%左右；涨潮时东水道下游分流比约70%，上游段受西水道漫滩流影响东水道分流比增至85%~90%。洪、枯季落潮期间通州沙东水道的分沙比较对应的分流比有所增加，洪季涨潮期间通州沙东水道的分沙比较对应的分流比有所减小，枯季时变化相对不明显。通州沙下段左缘水流交换和悬沙交换的格局相同，均以槽向滩为主，狼山沙右缘水沙交换通量较小。
2017, (3): 8-15.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.002
摘要:
堤防决口抢险需以水流水力学特性为依据，封堵方法亦直接影响其封堵效率。首先对决口水流遇障碍物的洪水演进过程进行模拟，将水深计算结果与Biscarini等的试验数据进行对比，结果吻合较好，验证了数值模型的可靠性、准确性。以上饶市某一河道为例，基于FLOW-3D软件建立了堤防决口水流模拟的三维数值模型，对立堵法、平堵法封堵决口进行数值模拟，得到封堵过程中决口附近水位场和流速场分布规律。数值模拟结果显示：该堤防决口进口附近立堵法、平堵法块石前水位壅高明显，流速增大，最大水深分布在决口靠右位置，最大流速分布在决口靠左位置。根据决口附近流速分布规律，封堵时建议先对左侧决口堤脚进行裹头处理，而后可考虑采用大粒径块石单体抛投以降低流速，再采取群体抛投方式进占合龙。所用模拟方法和数值模型可为堤防抢险及制定堤防决口封堵方案提供参考。
堤防决口抢险需以水流水力学特性为依据，封堵方法亦直接影响其封堵效率。首先对决口水流遇障碍物的洪水演进过程进行模拟，将水深计算结果与Biscarini等的试验数据进行对比，结果吻合较好，验证了数值模型的可靠性、准确性。以上饶市某一河道为例，基于FLOW-3D软件建立了堤防决口水流模拟的三维数值模型，对立堵法、平堵法封堵决口进行数值模拟，得到封堵过程中决口附近水位场和流速场分布规律。数值模拟结果显示：该堤防决口进口附近立堵法、平堵法块石前水位壅高明显，流速增大，最大水深分布在决口靠右位置，最大流速分布在决口靠左位置。根据决口附近流速分布规律，封堵时建议先对左侧决口堤脚进行裹头处理，而后可考虑采用大粒径块石单体抛投以降低流速，再采取群体抛投方式进占合龙。所用模拟方法和数值模型可为堤防抢险及制定堤防决口封堵方案提供参考。
2017, (3): 16-24.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.003
摘要:
泥沙在水与河床演变中起到纽带作用，因粒径不同，其运动形态、运动规律以及对河床的作用等不尽相同。因此，研究河床演变就不能轻视泥沙的运动特性，尤其是黄河内蒙河段这种水沙异源的河道。根据实测和实际钻探采样资料，分析了该河段悬移质和河床质的泥沙组成。并以此为基础，从起动扬动、悬浮高度、挟沙能力等角度探讨了主要粒径泥沙在一定水流条件下的运动形态与规律。通过能量和功率方程求得黄河内蒙河段的推移质输沙率。结果表明，内蒙河段悬移质基本上由粒径小于0.080 mm的泥沙组成，而河床质主要粒径为0.100~0.500 mm，其中粒径为0.100~0.250 mm的泥沙活跃于冲淤过程。推移质输沙率的分析表明，来自黄河内蒙古河段上部的粗颗粒泥沙不易被水流长距离挟带，大部分淤积在三湖河口上游。
泥沙在水与河床演变中起到纽带作用，因粒径不同，其运动形态、运动规律以及对河床的作用等不尽相同。因此，研究河床演变就不能轻视泥沙的运动特性，尤其是黄河内蒙河段这种水沙异源的河道。根据实测和实际钻探采样资料，分析了该河段悬移质和河床质的泥沙组成。并以此为基础，从起动扬动、悬浮高度、挟沙能力等角度探讨了主要粒径泥沙在一定水流条件下的运动形态与规律。通过能量和功率方程求得黄河内蒙河段的推移质输沙率。结果表明，内蒙河段悬移质基本上由粒径小于0.080 mm的泥沙组成，而河床质主要粒径为0.100~0.500 mm，其中粒径为0.100~0.250 mm的泥沙活跃于冲淤过程。推移质输沙率的分析表明，来自黄河内蒙古河段上部的粗颗粒泥沙不易被水流长距离挟带，大部分淤积在三湖河口上游。
2017, (3): 25-32.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.004
摘要:
大沽河下游河道蜿蜒曲折，淤积严重，河流动力数学模型对于选择合理的防洪减淤及蓄水通航措施具有重要意义。采用准三维水动力模型、全三维泥沙动力和河床演变模型，建立了青岛大沽河三维河流动力学模型。模型通过静压假定降低了三维模型的计算量，同时也反映了水流垂向流速差异及其对河床冲淤的影响。模型验证结果表明，洪水位和输沙总量的计算结果合理，模型可用于大沽河口的洪水和泥沙输运规律研究，为大沽河河道整治中选择最优闸坝位置、堤防形态、橡胶坝宽度以及码头断面形态优化等提供建议，实现防洪减淤、蓄水通航的最大效益。
大沽河下游河道蜿蜒曲折，淤积严重，河流动力数学模型对于选择合理的防洪减淤及蓄水通航措施具有重要意义。采用准三维水动力模型、全三维泥沙动力和河床演变模型，建立了青岛大沽河三维河流动力学模型。模型通过静压假定降低了三维模型的计算量，同时也反映了水流垂向流速差异及其对河床冲淤的影响。模型验证结果表明，洪水位和输沙总量的计算结果合理，模型可用于大沽河口的洪水和泥沙输运规律研究，为大沽河河道整治中选择最优闸坝位置、堤防形态、橡胶坝宽度以及码头断面形态优化等提供建议，实现防洪减淤、蓄水通航的最大效益。
2017, (3): 33-40.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.005
摘要:
采用粒度谱计算方法分析连云港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换特征，为徐圩防波堤口门布置和连云港港航道回淤研究提供理论支撑。连云港港主航道和徐圩航道5 m等深线以外的区域悬沙和表层沉积物交换率为0.1~0.2，表明航道回淤强度将处于较低水平，对今后航道维护有利；5 m等深线以内区域的交换率为0.3~0.4，悬沙落淤对航道回淤有一定贡献，表明该航道段回淤量相对较大，计算结果与实测航道回淤强度分布特征基本一致。灌河口沙嘴正常天气条件下交换率小于0.2，说明悬沙落淤对沙嘴的影响较小；5 m等深线以内破波带水域交换率大于0.5，表明悬沙和表层沉积物交换频繁。连云港港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换主要为粒径小于62 μm的细颗粒组分。分析结果表明，为减少泥沙回淤对徐圩港区港池正常运行的影响，兴建防浪挡沙堤并将堤头布置在破波带之外十分必要。
采用粒度谱计算方法分析连云港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换特征，为徐圩防波堤口门布置和连云港港航道回淤研究提供理论支撑。连云港港主航道和徐圩航道5 m等深线以外的区域悬沙和表层沉积物交换率为0.1~0.2，表明航道回淤强度将处于较低水平，对今后航道维护有利；5 m等深线以内区域的交换率为0.3~0.4，悬沙落淤对航道回淤有一定贡献，表明该航道段回淤量相对较大，计算结果与实测航道回淤强度分布特征基本一致。灌河口沙嘴正常天气条件下交换率小于0.2，说明悬沙落淤对沙嘴的影响较小；5 m等深线以内破波带水域交换率大于0.5，表明悬沙和表层沉积物交换频繁。连云港港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换主要为粒径小于62 μm的细颗粒组分。分析结果表明，为减少泥沙回淤对徐圩港区港池正常运行的影响，兴建防浪挡沙堤并将堤头布置在破波带之外十分必要。
2017, (3): 41-50.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.006
摘要:
近年来石家庄市极端天气逐渐增多，局部短历时强降雨的发生愈加频繁，造成城区大范围积水，损失严重。基于高精度DEM数据，采用小尺寸结构化网格建立石家庄市暴雨内涝精细化水动力模型。模型精确反映了房屋建筑、城市道路、立交系统和排水渠系等典型城市地物；采用分区径流系数和糙率体现不同下垫面的影响；通过将排水分区精细划分至各雨水干管实际控制街区模拟管网实际排水过程，并设置点源模拟城市立交泵站。模型高精度地模拟了该市主城区房屋阻水、庭院雨水出流、地道桥等低洼处汇水积涝、路面行涝、管网排水以及泵站抽排水等具有典型城市特征的水流现象，计算统计了城区积涝面积、积水点及积水路段。将该市内涝危险性等级划分为高、中、低三级，结合模拟结果进行风险分析及等级划分，分析结果为石家庄市防涝减灾工作和内涝风险管理提供信息支持，具有重要实用价值。
近年来石家庄市极端天气逐渐增多，局部短历时强降雨的发生愈加频繁，造成城区大范围积水，损失严重。基于高精度DEM数据，采用小尺寸结构化网格建立石家庄市暴雨内涝精细化水动力模型。模型精确反映了房屋建筑、城市道路、立交系统和排水渠系等典型城市地物；采用分区径流系数和糙率体现不同下垫面的影响；通过将排水分区精细划分至各雨水干管实际控制街区模拟管网实际排水过程，并设置点源模拟城市立交泵站。模型高精度地模拟了该市主城区房屋阻水、庭院雨水出流、地道桥等低洼处汇水积涝、路面行涝、管网排水以及泵站抽排水等具有典型城市特征的水流现象，计算统计了城区积涝面积、积水点及积水路段。将该市内涝危险性等级划分为高、中、低三级，结合模拟结果进行风险分析及等级划分，分析结果为石家庄市防涝减灾工作和内涝风险管理提供信息支持，具有重要实用价值。
2017, (3): 51-55.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.007
摘要:
沙质海床具有渗透性，会引起波浪的波长变化。基于线性波浪理论，采用Mendez提出的摄动方法，在已知波浪周期、水深和海床渗透系数的条件下，数值求解了渗透海床上的波浪色散方程，得到相应的波长，进而研究不同渗透系数和相对水深的沙质海床上波长的变化规律。结果表明，波浪在沙质海床上传播时的波长大于海床不可渗透的情况，且随着渗透系数的增大而增大；波浪在向岸传播过程中会发生浅水变形而波长减小，相比海床不可渗透的情况，沙质海床上的波长减小程度相对较小，这种现象随着相对水深的减小而愈加明显。因此，沙质海床的渗透性对波长的影响相当于1个“海床水深”Δh，它随渗透系数的增大和相对水深的减小而增大，当波浪在水深为h的沙质海床上传播时，其波长等于水深为h+Δh的不可渗透海床的波长。
沙质海床具有渗透性，会引起波浪的波长变化。基于线性波浪理论，采用Mendez提出的摄动方法，在已知波浪周期、水深和海床渗透系数的条件下，数值求解了渗透海床上的波浪色散方程，得到相应的波长，进而研究不同渗透系数和相对水深的沙质海床上波长的变化规律。结果表明，波浪在沙质海床上传播时的波长大于海床不可渗透的情况，且随着渗透系数的增大而增大；波浪在向岸传播过程中会发生浅水变形而波长减小，相比海床不可渗透的情况，沙质海床上的波长减小程度相对较小，这种现象随着相对水深的减小而愈加明显。因此，沙质海床的渗透性对波长的影响相当于1个“海床水深”Δh，它随渗透系数的增大和相对水深的减小而增大，当波浪在水深为h的沙质海床上传播时，其波长等于水深为h+Δh的不可渗透海床的波长。
2017, (3): 56-63.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.008
摘要:
农业旱灾系统脆弱性评价在农业旱灾风险管理中具有重要意义。为定量评价蚌埠市农业旱灾脆弱性，运用基于改进云相似度的方法建立了农业旱灾脆弱性评价模型。根据云模型的特点分析评价过程中存在的随机性、模糊性等不确定性，通过期望、熵和超熵3个参数定量分析农业旱灾系统的脆弱性。评价结果表明，基于改进云相似度的综合评价所得均值与模糊综合评价结果大致相同，用熵和超熵两个参数来反映可能取值范围、离散程度以及稳定性等不确定性，可充分考虑脆弱性、风险等的不确定性，为旱灾风险调控与管理提供有力依据。
农业旱灾系统脆弱性评价在农业旱灾风险管理中具有重要意义。为定量评价蚌埠市农业旱灾脆弱性，运用基于改进云相似度的方法建立了农业旱灾脆弱性评价模型。根据云模型的特点分析评价过程中存在的随机性、模糊性等不确定性，通过期望、熵和超熵3个参数定量分析农业旱灾系统的脆弱性。评价结果表明，基于改进云相似度的综合评价所得均值与模糊综合评价结果大致相同，用熵和超熵两个参数来反映可能取值范围、离散程度以及稳定性等不确定性，可充分考虑脆弱性、风险等的不确定性，为旱灾风险调控与管理提供有力依据。
2017, (3): 64-70.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.009
摘要:
为分析局部冲刷对部分埋入桩水平承载性状的影响，利用有限元软件ABAQUS模拟水平荷载作用下部分埋入单桩的受力。根据实际工况建立了部分埋入水平受荷桩的三维有限元计算模型，并将计算结果与现场试验结果进行对比，验证了所建模型的正确性。然后，通过算例分析了冲刷角度、深度、桩直径、桩顶约束条件和桩自由段长度对部分埋入桩水平承载性状的影响。分析结果表明：局部冲刷深度比冲刷角度对部分埋入桩的水平承载性状影响更大，局部冲刷对直径较大的桩体承载能力影响也更大，自由段长度的增大减小了桩体水平承载力，因此，在研究冲刷对桩基水平承载性状的影响时，应结合桩顶约束条件综合考虑。
为分析局部冲刷对部分埋入桩水平承载性状的影响，利用有限元软件ABAQUS模拟水平荷载作用下部分埋入单桩的受力。根据实际工况建立了部分埋入水平受荷桩的三维有限元计算模型，并将计算结果与现场试验结果进行对比，验证了所建模型的正确性。然后，通过算例分析了冲刷角度、深度、桩直径、桩顶约束条件和桩自由段长度对部分埋入桩水平承载性状的影响。分析结果表明：局部冲刷深度比冲刷角度对部分埋入桩的水平承载性状影响更大，局部冲刷对直径较大的桩体承载能力影响也更大，自由段长度的增大减小了桩体水平承载力，因此，在研究冲刷对桩基水平承载性状的影响时，应结合桩顶约束条件综合考虑。
2017, (3): 71-78.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.010
摘要:
针对岩土参数不确定性对单桩水平承载力的影响, 以及水平荷载波动引起的单桩设计方案水平承载力考虑不足问题, 提出基于可靠度理论的单桩水平承载力鲁棒性设计思路。先将岩土参数和水平荷载作为不确定因素, 利用平均值及标准差考虑参数变异性; 其次将桩身几何尺寸、配筋率及混凝土强度作为设计参数, 同时考虑桩顶边界条件, 按照抵抗桩顶水平位移的挠度失效模式与抵抗桩身弯矩的强度失效模式作为目标函数进行单桩水平承载力设计。鲁棒性设计避免了传统设计忽略岩土参数不确定的不合理问题, 将鲁棒性作为安全性评价标准, 结合经济性对水平承载桩基进行多目标优化设计。通过与传统设计对比分析, 证明了鲁棒性设计的合理性与重要性。分析表明:桩径和配筋率的增加可显著提高单桩水平承载力, 而桩身混凝土强度对抵抗桩顶位移的作用并不明显且经济性较差。
针对岩土参数不确定性对单桩水平承载力的影响, 以及水平荷载波动引起的单桩设计方案水平承载力考虑不足问题, 提出基于可靠度理论的单桩水平承载力鲁棒性设计思路。先将岩土参数和水平荷载作为不确定因素, 利用平均值及标准差考虑参数变异性; 其次将桩身几何尺寸、配筋率及混凝土强度作为设计参数, 同时考虑桩顶边界条件, 按照抵抗桩顶水平位移的挠度失效模式与抵抗桩身弯矩的强度失效模式作为目标函数进行单桩水平承载力设计。鲁棒性设计避免了传统设计忽略岩土参数不确定的不合理问题, 将鲁棒性作为安全性评价标准, 结合经济性对水平承载桩基进行多目标优化设计。通过与传统设计对比分析, 证明了鲁棒性设计的合理性与重要性。分析表明:桩径和配筋率的增加可显著提高单桩水平承载力, 而桩身混凝土强度对抵抗桩顶位移的作用并不明显且经济性较差。
2017, (3): 79-85.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.011
摘要:
激振频率是选择性激励红外热成像检测技术的控制参数。从结构共振的角度选取含微裂纹的混凝土简支梁作为激励对象, 以简支梁自振频率作为激振频率, 测试激励效果; 并选用40 kHz激振频率进行对比试验。试验结果显示, 40 kHz频率激振下的简支梁出现了显著热激励效果, 但自振频率未出现激励效果。结合这一试验现象, 在机理层面计算分析了简支梁宏观整体振动、梁内细观质点波动两种振动状态对热激励效果的影响以及它们之间的相互作用规律。分析结果表明:在整个激励过程中, 结构整体振动的热激励能力弱于质点波动, 并持续消弱质点波动的强度; 细观质点波动是热激励效果出现的原因, 可选用40 kHz超声频率激振来降低宏观整体振动强度, 消除整体振动对质点波动的弱化作用。
激振频率是选择性激励红外热成像检测技术的控制参数。从结构共振的角度选取含微裂纹的混凝土简支梁作为激励对象, 以简支梁自振频率作为激振频率, 测试激励效果; 并选用40 kHz激振频率进行对比试验。试验结果显示, 40 kHz频率激振下的简支梁出现了显著热激励效果, 但自振频率未出现激励效果。结合这一试验现象, 在机理层面计算分析了简支梁宏观整体振动、梁内细观质点波动两种振动状态对热激励效果的影响以及它们之间的相互作用规律。分析结果表明:在整个激励过程中, 结构整体振动的热激励能力弱于质点波动, 并持续消弱质点波动的强度; 细观质点波动是热激励效果出现的原因, 可选用40 kHz超声频率激振来降低宏观整体振动强度, 消除整体振动对质点波动的弱化作用。
2017, (3): 86-92.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.012
摘要:
为了分析水泥-锂渣浆体的水化程度, 采用高温煅烧法测试各龄期的化学结合水, 结果发现:水泥-锂渣浆体的化学结合水量随龄期的延长而增加, 水化3 d和7 d时能达到水化90 d时的60%和80%。高温养护、碱激发、高温和碱激发均能提高锂渣复合水泥基材料早期的化学结合水量, 最高可达3~4倍, 提高的幅度依次为碱激发和高温养护＞碱激发＞高温养护＞标准养护。高温和复合环境养护也能提高水泥的水化程度, 1~28 d内, 锂渣掺量在40%以内时, 水泥水化程度相对指数(ψ值)均大于1;掺量为60%时, ψ值均小于1。综上, 高温养护、碱激发、高温和碱激发均能提高锂渣和水泥的水化程度, 高温和碱激发复合作用时较为显著。
为了分析水泥-锂渣浆体的水化程度, 采用高温煅烧法测试各龄期的化学结合水, 结果发现:水泥-锂渣浆体的化学结合水量随龄期的延长而增加, 水化3 d和7 d时能达到水化90 d时的60%和80%。高温养护、碱激发、高温和碱激发均能提高锂渣复合水泥基材料早期的化学结合水量, 最高可达3~4倍, 提高的幅度依次为碱激发和高温养护＞碱激发＞高温养护＞标准养护。高温和复合环境养护也能提高水泥的水化程度, 1~28 d内, 锂渣掺量在40%以内时, 水泥水化程度相对指数(ψ值)均大于1;掺量为60%时, ψ值均小于1。综上, 高温养护、碱激发、高温和碱激发均能提高锂渣和水泥的水化程度, 高温和碱激发复合作用时较为显著。
2017, (3): 93-98.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.013
摘要:
在水工混凝土坝温控过程中, 以温度计实测温度表征混凝土浇筑仓的平均温度, 则可方便准确地监控混凝土浇筑仓的温度。结合1.0 m×1.0 m, 1.5 m×1.5 m, 1.0 m×1.5 m, 2.0 m×1.5 m四种典型水管间距的混凝土棱柱体模型, 首先采用水管冷却有限元法进行温度场仿真计算, 接着选取含冷却水管混凝土模型典型截面, 并通过引入四边形12节点等参单元来简化获取截面内任意点温度, 然后建立温度计位置优选模型, 最后采用优化算法求解获得最优的温度计几何位置。算例分析表明, 在混凝土浇筑仓内存在多个位置的温度历程与浇筑仓平均温度历程接近, 1.0 m×1.5 m截面的温度计位置分布近似为线性分布, 其他截面为抛物线分布。在这些位置处埋设温度计, 所测温度可较好地表征浇筑仓的平均温度, 供温度监控参考。
在水工混凝土坝温控过程中, 以温度计实测温度表征混凝土浇筑仓的平均温度, 则可方便准确地监控混凝土浇筑仓的温度。结合1.0 m×1.0 m, 1.5 m×1.5 m, 1.0 m×1.5 m, 2.0 m×1.5 m四种典型水管间距的混凝土棱柱体模型, 首先采用水管冷却有限元法进行温度场仿真计算, 接着选取含冷却水管混凝土模型典型截面, 并通过引入四边形12节点等参单元来简化获取截面内任意点温度, 然后建立温度计位置优选模型, 最后采用优化算法求解获得最优的温度计几何位置。算例分析表明, 在混凝土浇筑仓内存在多个位置的温度历程与浇筑仓平均温度历程接近, 1.0 m×1.5 m截面的温度计位置分布近似为线性分布, 其他截面为抛物线分布。在这些位置处埋设温度计, 所测温度可较好地表征浇筑仓的平均温度, 供温度监控参考。
2017, (3): 99-106.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.014
摘要:
为研究不同初始孔隙水压力下混凝土动态力学特性, 利用10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴仪进行不同初始孔隙水压与不同加载速率下的混凝土常三轴试验。结果表明:不同围压下, 混凝土内部孔隙水压的变化规律可分为迅速变化、缓慢变化和趋于稳定3个阶段。不同应变速率下, 混凝土峰值应力随初始孔隙水压的增大逐渐增大, 高应变速率提高了初始孔隙水压力对混凝土峰值应力的影响; 初始孔隙水压力在较大程度上提高了混凝土峰值应力的率敏感性。不同初始孔隙水压力下, 混凝土峰值应力随应变速率的提高逐渐增加。依据试验数据, 基于Weibull统计理论模型构建了混凝土水环境下的经验率型本构方程, 对不同初始孔隙水压下混凝土常三轴动态压缩应力-应变曲线进行描述, 拟合效果良好。这证明所建模型可用来描述不同工况下混凝土应力-应变全曲线及损伤变化规律。
为研究不同初始孔隙水压力下混凝土动态力学特性, 利用10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴仪进行不同初始孔隙水压与不同加载速率下的混凝土常三轴试验。结果表明:不同围压下, 混凝土内部孔隙水压的变化规律可分为迅速变化、缓慢变化和趋于稳定3个阶段。不同应变速率下, 混凝土峰值应力随初始孔隙水压的增大逐渐增大, 高应变速率提高了初始孔隙水压力对混凝土峰值应力的影响; 初始孔隙水压力在较大程度上提高了混凝土峰值应力的率敏感性。不同初始孔隙水压力下, 混凝土峰值应力随应变速率的提高逐渐增加。依据试验数据, 基于Weibull统计理论模型构建了混凝土水环境下的经验率型本构方程, 对不同初始孔隙水压下混凝土常三轴动态压缩应力-应变曲线进行描述, 拟合效果良好。这证明所建模型可用来描述不同工况下混凝土应力-应变全曲线及损伤变化规律。
2017, (3): 107-115.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.015
摘要:
钙溶蚀是导致水环境中混凝土等水泥基材料耐久性退化的重要原因之一。为获得软水环境下水泥净浆的钙溶蚀过程, 首先, 基于Fick定律及质量守恒定律, 利用钙溶蚀过程中材料骨架内固体钙含量和孔溶液中钙离子浓度之间的化学平衡关系及Newton边界条件, 建立软水环境下水泥净浆的钙溶蚀模型, 并通过有限差分法, 对该模型进行数值求解; 其次, 进行不同水灰比的水泥净浆试件在6M NH4Cl溶液中的加速钙溶蚀试验, 测定该溶液中各水泥净浆试件在不同溶蚀时间的钙硅比与孔隙率, 并将所建立模型的计算结果与实测结果进行对比分析, 验证模型的合理性; 最后, 利用验证后的钙溶蚀模型, 数值分析了环境水侵蚀下水泥净浆薄板孔溶液中钙离子浓度、固体钙含量及孔隙率的时空分布规律。结果表明, 模型的计算结果与试验测试结果基本一致; 溶蚀前期, 试件中固体钙含量下降速度和孔隙率增加速率均较大, 溶蚀后期, 试件固体钙溶蚀速率和孔隙率的增加速率逐渐减小。
钙溶蚀是导致水环境中混凝土等水泥基材料耐久性退化的重要原因之一。为获得软水环境下水泥净浆的钙溶蚀过程, 首先, 基于Fick定律及质量守恒定律, 利用钙溶蚀过程中材料骨架内固体钙含量和孔溶液中钙离子浓度之间的化学平衡关系及Newton边界条件, 建立软水环境下水泥净浆的钙溶蚀模型, 并通过有限差分法, 对该模型进行数值求解; 其次, 进行不同水灰比的水泥净浆试件在6M NH4Cl溶液中的加速钙溶蚀试验, 测定该溶液中各水泥净浆试件在不同溶蚀时间的钙硅比与孔隙率, 并将所建立模型的计算结果与实测结果进行对比分析, 验证模型的合理性; 最后, 利用验证后的钙溶蚀模型, 数值分析了环境水侵蚀下水泥净浆薄板孔溶液中钙离子浓度、固体钙含量及孔隙率的时空分布规律。结果表明, 模型的计算结果与试验测试结果基本一致; 溶蚀前期, 试件中固体钙含量下降速度和孔隙率增加速率均较大, 溶蚀后期, 试件固体钙溶蚀速率和孔隙率的增加速率逐渐减小。
2017, (3): 116-123.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.016
摘要:
介绍了杭州湾跨海大桥南岸接线高速公路工程及区内深厚软基基本情况, 通过前期先导试验段研究提出了深厚软土地基处理的原则性设计方案及其精细化设计计算方法、施工工艺和施工管理及质量控制措施, 并形成高速公路深厚软土地基处理成套技术。采用该技术指导完成了杭州湾跨海大桥南岸接线高速公路工程和宁波地区其他高速公路软土地基的加固处理, 分析加固处理效果, 结果表明深厚软土地基处理成套技术应用效果较为理想。
介绍了杭州湾跨海大桥南岸接线高速公路工程及区内深厚软基基本情况, 通过前期先导试验段研究提出了深厚软土地基处理的原则性设计方案及其精细化设计计算方法、施工工艺和施工管理及质量控制措施, 并形成高速公路深厚软土地基处理成套技术。采用该技术指导完成了杭州湾跨海大桥南岸接线高速公路工程和宁波地区其他高速公路软土地基的加固处理, 分析加固处理效果, 结果表明深厚软土地基处理成套技术应用效果较为理想。
2017, (3): 124-132.
doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.017
摘要:
目前我国结构抗浮水位方面研究成果虽然很丰富, 但分歧很大, 不仅直接影响了实际工程中的应用, 同时也造成了研究工作自身缺乏系统性和延续性。为解决这一问题, 利用水文学、水力学和土力学等科学理论, 分别从抗浮水位基本概念、抗浮水位分析中两个基本问题(孔隙水压力和远期最高水位)的方法论和抗浮水位分析的技术体系等3个角度对既有研究成果进行了系统综述与客观分析。在抗浮水位基本概念方面, 根据地下水赋存和渗流理论, 将目前研究成果划分为二维、准三维和三维等3种类型, 提出了各自的数学表达式, 分析了三者之间逻辑关系, 讨论了各自的科学性和适用性。在孔隙水压力分析方法方面, 尤其是孔隙水压力折减问题, 对基于渗流理论和有效应力原理的经典分析方法进行系统评述的同时, 还对当前讨论热烈的基于结合水理论的分析方法进行了梳理评价。在地下水远期最高水位预测方面, 着重讨论了历史最高水位法、基于宏观数据反演法和数值分析法等3种方法的优缺点及需要完善之处。在抗浮水位分析技术体系方面, 以北京地区为例对该类问题作了简要总结与评述。最后, 对抗浮水位研究与应用现状进行了概要性评述, 并结合我国国情, 对未来工作提出了展望与建议。
目前我国结构抗浮水位方面研究成果虽然很丰富, 但分歧很大, 不仅直接影响了实际工程中的应用, 同时也造成了研究工作自身缺乏系统性和延续性。为解决这一问题, 利用水文学、水力学和土力学等科学理论, 分别从抗浮水位基本概念、抗浮水位分析中两个基本问题(孔隙水压力和远期最高水位)的方法论和抗浮水位分析的技术体系等3个角度对既有研究成果进行了系统综述与客观分析。在抗浮水位基本概念方面, 根据地下水赋存和渗流理论, 将目前研究成果划分为二维、准三维和三维等3种类型, 提出了各自的数学表达式, 分析了三者之间逻辑关系, 讨论了各自的科学性和适用性。在孔隙水压力分析方法方面, 尤其是孔隙水压力折减问题, 对基于渗流理论和有效应力原理的经典分析方法进行系统评述的同时, 还对当前讨论热烈的基于结合水理论的分析方法进行了梳理评价。在地下水远期最高水位预测方面, 着重讨论了历史最高水位法、基于宏观数据反演法和数值分析法等3种方法的优缺点及需要完善之处。在抗浮水位分析技术体系方面, 以北京地区为例对该类问题作了简要总结与评述。最后, 对抗浮水位研究与应用现状进行了概要性评述, 并结合我国国情, 对未来工作提出了展望与建议。
水利水运工程学报