孔隙水压对混凝土抗压强度影响的初步研究

混凝土内存在着孔隙、微裂纹等结构,压力水在混凝土内渗流的过程会不同程度使混凝土的微观结构发生改变,造成损伤,使其强度降低。对混凝土标准立方体试件外部施加压力水头,并充分考虑压力水在混凝土内的运动时间,让其在压力水中静置一定时间,使其充分发生渗透破坏,由此来研究混凝土不同渗流时间内、不同孔隙水压对混凝土抗压强度的影响规律。试验结果表明:在孔隙水压的作用下,混凝土抗压强度有所降低,并随着孔隙水压的增加强度逐渐降低;在未达到恒定渗流前,随着外围水压作用时间延长,混凝土强度仍会下降。

计算边坡安全系数的坡角增大法及其应用研究

边坡稳定分析方法很多,经典的极限平衡法并不能给出唯一的安全系数值而且复杂抽象;强度折减法虽然简捷实用,但无法反映出边坡失稳的机理。基于土工离心原理和极限平衡原理,提出了既简单直观又反映边坡失稳机理的坡角增大法,即通过不断施加增大的边坡坡角,增大下滑力,减小抗滑力,直至边坡失稳达到极限状态破坏为止,最终建立坡角与安全系数的关系。通过算例并与传统极限平衡法和有限元强度折减法相比,结果表明,坡角增大法在低地下水位边坡工程稳定分析中的应用是切实可行的,为边坡稳定分析提供一种新的研究思路。

孔隙水压对混凝土损伤的研究综述

混凝土是一种非均质的多相复合材料,内部存在着孔隙、微裂纹等结构,压力水在混凝土内渗流的过程会不同程度的使混凝土的微观结构发生改变,造成损伤;本文从理论方面分析了水在混凝土中的迁移机理、混凝土中的孔隙特性及其影响混凝土渗透性的主要因素和水对混凝土力学性质的影响,并分析了在渗透孔隙水压作用下混凝土的损伤机理。分析表明:混凝土中的孔结构对混凝土的渗透性有重要影响,其中的连通孔隙是孔隙水渗透的主要途径,且孔隙水对混凝土的力学性质有显著影响,在孔隙水压作用下,孔隙水产生水力劈裂作用,使混凝土损伤,甚至破坏。

半立方抛物线形渠道正常水深算法

为了给半立方抛物线形渠道断面正常水深的计算提供一种简捷、通用、精度较高的显函数计算公式,根据迭代理论并采用优化计算确定初值函数的方法进行分析研究.通过引入断面特征水深的概念,对半立方抛物线形渠道正常水深的基本方程进行变换处理,推导出收敛速度较快的迭代公式,并证明了公式的收敛性;在断面特征水深范围即无量纲正常水深H∈[0.025,40]范围内,对迭代公式进行优化计算,取得合理的迭代初值函数;合理初值与迭代公式的配合使用,得到半立方抛物线形渠道断面正常水深的显函数直接计算公式,并对公式进行了误差分析以及用工程实例进行了验证.结果表明:在工程常用的断面特征水深范围内,正常水深的最大相对误差小于0.3%,计算公式具有形式简单、精度高、适用范围广的优点,该研究为排灌渠道的断面设计以及渠道流量控制时求解均匀流水深提供了简捷方法.

高地下水位灌排渠道衬砌结构抗冻胀数值模拟

高地下水位区的灌溉渠道往往具有灌排功能，比一般输水渠道工作条件更为复杂，滤透式刚柔耦合衬护结构施工简单、经济合理且集排水（无需防渗）与抗冻胀于一体受到关注。为了评价这种衬护结构的有效性，采用北京理正软件进行渗流稳定分析，利用有限元分析软件ADINA对其温度场、变形场及应力场进行数值模拟分析，研究了该衬护结构的稳定性与冻胀变形及其法向冻胀力和切向冻胀力分布规律，并分析衬砌板的应力及破坏规律；通过与普通混凝土全断面衬砌对比分析，指出该滤透式刚柔耦合衬护结构通过排水和释放变形不仅能使衬砌板的冻胀量及冻胀力更加均匀，而且使渠坡和衬护结构稳定性提高，使其法向及切向冻胀力减小25．58％～48％，可有效控制衬护渠道冻胀破坏，表明该结构对于高地下水位地区灌排渠道的抗冻胀衬护具有很大的应用和推广价值。

弧脚梯形衬砌渠道抗冻胀及水力合理断面的分析

【目的】推导出适宜于季节性冻土区弧脚梯形衬砌渠道的断面形式。【方法】根据冻土力学、水力学、工程力学理论,分析弧脚梯形渠道砼衬砌冻胀破坏机理及破坏特征,指出对季节性冻土区弧脚梯形渠道最优断面的设计,要从结构抗冻胀和水力学两方面考虑,以砼衬砌体同时满足水力最佳及抗冻胀性能最优为原则,对弧脚梯形渠道断面的最优形式进行推导。【结果】根据工程实践中常用的取值范围,在综合考虑水力最佳断面及砼衬砌板抗冻胀性能最优的基础上,得到最优断面的几何参数,即水力最佳和抗冻胀性能最优的弧脚梯形最优断面为:渠底宽是设计水深的0.53倍,坡脚圆弧半径是设计水深的0.3倍,坡脚圆弧中心角即边坡板的倾角为51°。【结论】此断面形式不但能适应季节性冻土区渠道防渗抗冻胀工程的实践要求,而且便于机械化施工。

梯形断面收缩水深的直接计算公式

梯形断面渠道是比较常用的断面形式之一,其收缩水深的计算需求解高次隐函数方程,传统的图解法或者试算法计算过程复杂,费时费力且误差较大,针对此种状况欲提出一种直接计算公式。通过引入无量纲水面宽度,对梯形断面收缩水深的基本方程进行恒等变形,得到了快速收敛的迭代公式,在工程常用范围即无量纲收缩水深在[0.01,0.5]范围内,对公式进行了优化计算,取得了合理的迭代初值。从而得到梯形断面收缩水深的直接计算公式。误差分析及实例计算表明,在工程常用范围内,收缩水深的最大相对误差仅为0.26%,直接计算公式形式简捷、精度高、适用范围广。

弧形坡脚梯形渠道砼衬砌冻胀破坏的力学模型研究

【目的】探讨弧形坡脚梯形渠道衬砌结构冻胀破坏的力学模型,以科学指导衬砌体的设计与建设。【方法】通过对弧形坡脚梯形渠道砼衬砌冻胀破坏机理及破坏特征的分析,指出了弧形坡脚梯形渠道砼衬砌整体结构的计算简图,是在法向冻胀力、切向冻结力和重力共同作用下的近似薄壳拱形结构,基于此建立了该砼衬砌整体结构冻胀破坏的力学模型。【结果】求出了冻胀控制内力及最大拉应力的计算公式,并结合砼板抗裂条件,给出了胀裂部位、衬砌板厚及抗冻胀破坏验算的一系列计算方法。【结论】弧形坡脚梯形渠道砼衬砌结构较梯形渠道法向冻胀力数值小、分布均匀、恢复力大,整体适应变形及抗冻胀能力强,从而优于梯形断面,为弧形坡脚梯形渠道防冻胀设计提供了科学依据。

马蹄形隧洞断面收缩水深的迭代法计算

为了得到计算马蹄形断面隧洞收缩水深的好方法,该文通过引入恰当的无量纲参数并对马蹄形隧洞收缩断面的能量方程做恰当的数学变换,使各种马蹄形断面收缩水深的计算公式统一化,并推导出计算收缩水深的迭代公式;给出判别收缩水深范围的分界流量,即可计算断面收缩水深。算例表明,该方法简单、准确、通用。

基于虚拟水战略的农业种植结构优化模型

以往灌区水资源优化配置研究着重于经济效益而忽视了社会效益和生态效益,这不适于生态环境及人类生存环境极其脆弱的西北干旱缺水地区。该文在总结原有优化模型基础上通过设置当地人民生产生活条件及环境改善对物质水需求的刚性约束条件,提出基于虚拟水战略的区域农业产业结构优化模型,并以民勤县为例进行模拟计算。结果表明,随着虚拟水贸易系数的增加,粮食作物的种植面积有所减少,而蔬菜类作物的种植面积大幅度增加;其经济效益与用水效益都明显提高,区域粮食依赖性也随之加剧。方案7、8在贸易基础上实施技术节水,在一定程度上保证了粮食安全,节约了宝贵的水资源,有利于旱区生态环境改善。该模型求解出的优化方案为制定合理有效的旱区农业产业结构调整政策有一定的借鉴作用。

马蹄形断面临界水深的一种计算公式

标准马蹄形断面隧洞是农业灌溉等引水工程中经常采用的断面形式,其临界水深是1个超越方程,不容易直接求解。为了得到该断面隧洞临界水深的一套简捷准确的显函数计算公式,该文引入准直线函数作为逼近函数,将马蹄形断面临界水深方程变换为单变量函数方程,通过对马蹄形两种标准型断面临界水深的单变量函数方程在工程常用范围内(即无量纲临界水深在[0.01,1.80]范围内)进行准直线函数逼近,得到了马蹄形标准Ⅰ型、标准Ⅱ型断面临界水深计算的准直线函数表达式,并进行了误差分析及评价。结果表明,准直线函数计算公式在工程常用范围内,计算临界水深的最大相对误差小于0.6%,准直线函数计算公式形式更为简单、精度较高、适用范围广。

恒定水头岩体混凝土裂纹水入浸过程分析

针对自然营造力作用下岩体或混凝土裂纹的水力劈裂特点,基于裂纹水流运动的立方定律建立了恒定水头作用下裂纹内水流入浸过程计算模型与迭代步骤。通过对不同裂纹张开宽度、裂纹表面起伏差、裂纹形状等因素变化,分别计算了水流入浸过程。计算结果表明,裂纹内水流入浸过程是先快后慢,随着时间的推移,裂纹内水压会发展为全水头。当裂纹张开宽度大于0.02mm,水流入浸过程及其短暂,裂纹内水流很快就达到裂尖,而且水压基本就是全水头。当裂纹的张开宽度特别小,达到微米级,水流就很难进入,即产生不透水的现象。裂纹表面的起伏差对于裂纹张开宽度较小的裂纹影响程度要大于宽度较大的裂纹。

三次抛物线形渠道断面收缩水深的计算公式

三次抛物线形断面渠道收缩水深的计算需求解高次隐函数方程,不容易求解,传统的图解法或者试算法计算过程复杂,精度较低,不便于工程实际应用。通过对三次抛物线形断面渠道收缩水深的基本方程进行适当处理,得到了快速收敛的迭代公式,再与合理的迭代初值配合使用,得到三次抛物线形渠道断面收缩水深的计算公式。误差分析及实例计算表明,在一般工程常用范围内,收缩水深的最大相对误差仅为0.16﹪,计算公式形式较简捷、精度较高、适用范围比较广。

无压流圆形断面收缩水深的近似计算公式

无压流圆形断面收缩水深的计算需求解高次隐函数方程,理论上无解析解,传统的图解法或者试算法计算过程复杂,费时费力.通过引入无量纲收缩水深,对无压流圆形断面收缩水深的基本方程进行恒等变形,得到了快速收敛的迭代公式,再与合理的迭代初值配合使用,得到无压流圆形断面收缩水深的近似计算公式.误差分析及实例计算表明,在工程常用范围内,收缩水深的最大相对误差小于0.72%.近似计算公式形式简捷、精度高、适用范围广.

一种新的圆形过水断面正常水深近似计算公式

为了给工程设计提供更为简捷、通用且有较高精度的圆形过水断面正常水深的计算公式,首先引入无量纲正常水深参数并对圆形过水断面正常水深的基本方程进行恒等变形,然后根据优化拟合原理对恒等变形公式进行分析处理,从而导出了一种新的圆形过水断面水深近似计算公式.误差分析及实例计算结果表明,该近似计算公式形式简单,适用范围广,计算精度高,工程常用范围内其正常水深计算的最大相对误差小于0.74%.

基于多目标规划方法的水资源优化调度

在考虑水量平衡、供水条件、库容约束及变量非负等约束条件下,建立最小引水量情况下的最小弃水的多目标模型,应用LINGO软件,求解该多目标优化模型。通过对实例进行优化调度,得出在浪费水量最小情况下,不同典型年需从区域外引水水量及向区域内各水厂供水量,证明了该模型是有效的。

抛物线断面河渠正常水深的近似计算公式

抛物线断面河渠正常水深方程形式复杂,解析解求解困难。通过对抛物线形渠道正常水深方程进行恒等变形,对已知量进行整合,得到快速收敛的无量纲迭代方程式,再用优化拟合分析的方法选取迭代初值,由不动点迭代法提出了无量纲正常水深近似计算公式。误差分析结果表明:抛物线形断面河渠正常水深近似计算公式简单、精确,在工程常用范围内相对误差小于1%,满足工程要求。

基于因子分析定权的水资源承载力评价模型

在对石羊河流域水资源特征及其开发利用等对承载力影响的主要因素分析基础上,应用因子分析定权法对石羊河流域水资源承载力进行了评价。结果表明:石羊河流域水资源开发利用已有相当的规模,进一步开发利用的潜力很小;在石羊河流域的5个评价区域中,天祝县、鼓浪县水资源利用程度较低、发展规模较小,水资源承载力状况较好;凉州区、民勤县和金昌市水资源开发已接近饱和,承载力相当脆弱。

基于Runge-Kutta法和外推法的水库调洪演算

为了解决数值解析法步长对水库调洪演算成果精度的影响问题,提出了R-K外推法,即采用精度更高的Runge-Kutta英格兰法与外推法相结合的方法,使计算精度达到甚至优于其他数值解法的精度,并采用拉格朗日插值法解决了实际最高水位一般不落在离散解上的问题,得出精度更高的调洪演算成果。调洪演算实例表明该法可以满足工程实践的要求。

圆形断面临界水深新近似计算式

针对目前圆形断面临界水深普遍采用的试算法、图表法存在计算误差大、适用范围小的种新的近似计算公式。通过对圆形断面临界流公式的数学变换,得到其临界水深的数学模型,并采进行编程计算,得到了一种求解圆形断面临界水深的新近似直接计算公式。实例计算及误差分析表用范围内该公式最大相对误差小于1%。与现有圆形断面临界水深的计算公式比较,该计算公式计范围广,可供工程实际参考应用。