基于数值模拟的溢洪道水流沿程变化与护坡高度合理性分析

为研究溢洪道水力特性,验证工程设计方案合理性。基于SolidWorks软件建立溢洪道三维数值模型,使用Fluent软件,运用VOF方法和RNG k-ε湍流模型闭合N-S方程,对沟水坡水库溢洪道进行数值模拟。通过数值模拟得到的溢洪道水力特性数据与物理模型试验结果进行分析对比,并进一步分析溢洪道水流沿程变化规律,研究表明数值模型的可信度较高,可采用数值仿真方法对溢洪道结构进行优化。同时发现在30 a一遇洪水工况下溢洪道混凝土护坡高度不能满足正常泄洪的问题,提出在斜坡段设置两级水垫塘、加高消力池段护坡高度和缩短尾水渠长度的优化方案;利用数值模拟,分析验证了优化方案的可行性,为工程设计优化提供依据。研究成果为同类溢洪道工程采用数值仿真模拟提供了技术支撑。

沙丘尺度一年生植物的分布特征及影响因素

一年生植物是一类独特的生物类群,在维持荒漠生态系统的稳定中具有重要意义。为了解古尔班通古特沙漠一年生植物在线性沙丘上的分布特征及其影响因素,在沙漠腹地两个相邻沙丘建立一个220 m×110 m样地,并设置214个5 m×5 m样方,详细调查了仅有的4种一年生植物的多度和相应环境因子,系统分析了不同物种多度在不同坡位和整个沙丘上的分布格局及其与环境的关系。结果表明:沙蓬(Agriophyllum squarrosum)主要以聚集状分布在沙丘顶部,角果藜(Ceratocarpus arenarius)、刺沙蓬(Salsola ruthenica)和对节刺(Horaninowia ulicina)多随机分布在坡中和丘间低地。各物种的多度在不同坡位和坡向间均有明显差异,其中沙蓬多度在坡顶最高,刺沙蓬和角果藜在背风坡最集中。半方差分析表明,所有物种均显示出中等的结构变异(34.5%~57.0%);克里格插值分析表明,各物种的空间分布格局各异,但均有明显的斑块化和纵向分布特征。影响不同物种空间分布的因素各异,其中地形是影响沙蓬分布的主要因子,角果藜、刺沙蓬和对节刺的分布主要受到土壤理化性质的影响,多度从流沙区向丘间低地随着土壤养分的增加而增加。其中,3种一年生植物与全氮、全磷、电导率和土壤含水率正相关,而与pH负相关,但仅能解释8.89%~9.71%的总变差,更多受其他因素的影响。研究揭示了沙丘上一年生植物种群的空间分布特征,对荒漠生物多样性保护以及建立科学合理的植物固沙措施具有积极的指导作用。

混凝土护栏有效高度对防护性能的影响

为研究混凝土护栏有效高度对其防护性能影响,建立车辆与护栏仿真模型,利用实车试验数据验证模型的有效性,采用经过验证的仿真模型,分别对不同高度的单坡面混凝土护栏、新泽西坡面混凝土护栏、F型坡面混凝土护栏、加强型坡面混凝土护栏进行碰撞分析。结果表明:在1.5 t小客车100 km/h、25 t大客车85 km/h、55 t拖头车65 km/h以20°夹角碰撞条件下,从碰撞后车辆运行姿态结果来看,护栏高度降低至0.4~0.5 m后,小客车碰撞四种坡面形式的护栏时均出现明显爬高和侧翻趋势;护栏高度降低至0.9 m时大客车碰撞四种坡面形式的护栏后均处于近乎侧翻状态,继续降低后大客车均发生翻车;护栏高度降低至1.1 m时,鞍式列车碰撞新泽西坡面形式的护栏后近乎侧翻,高度继续降低后车辆发生翻车;四种坡面形式的混凝土护栏中,不同车辆碰撞新泽西坡面时爬升现象最为明显,大型车辆甩尾后车体侧倾值较大。

新疆西天山峡谷不同坡位野核桃冻害特征

严重的冻害影响核桃生长发育甚至导致植株死亡。采用样方法调查新疆西天山峡谷野核桃自然保护区不同坡位野核桃的冻害情况,分析了野核桃冻害的分布特征,树高、冠幅和坡位对野核桃冻害的影响。结果表明:(1)野核桃总冻害率87.1%,其中,2级冻害株的比例最大(43.4%),其次为1级(22.5%)、3级(17.5%),4级最少(3.7%)。(2)野核桃冻害株以坡中比例最大(46.5%),其次坡底(35.9%),坡顶最少(4.7%);未受冻害株以坡顶比例最大(7.4%),其次坡底(3.3%),坡中最少(2.2%)。(3)6个树高级(H)冻害株的比例依次为:H1(43.4%)>H4(19.5%)>H6(17.0%)>H5(15.7%)>H3(4.3%)>H2(0.1%)。(4)6个冠幅级(CW)冻害株的比例依次为:CW1(43.4%)>CW4(22.1%)>CW3(20.3%)>CW5(9.5%)>CW2(2.9%)>CW6(1.8%)。(5)同一坡位不同树高级和冠幅级冻害株比例差异显著(P<0.05);1级和2级冻害株主要发生在坡中和坡底,3级和4级冻害株主要发生在坡中。(6)冻害株与胸径呈显著相关(P<0.05),与冠幅呈极显著负相关(P<0.01)。保护区的野核桃植株大部分遭受冻害,野核桃植株冻害等级比例在不同坡位、不同树高级和不同冠幅级之间差异较大。本研究结果为保护区的管理和野核桃冻害的预防提供科学参考。

软土地区地下室先浅后深逆向施工技术

城市中心土地资源紧缺,一些相邻工程为了拓展地下空间经常将地下室连成整体,但因功能与要求不同,地下室经常存在层数差,两者基坑开挖深度相差较大。本研究根据工程特点,对高低差处基坑支护与结构施工方案进行对比分析,采取先浅后深的逆向施工方法,形成相对独立的支撑和换撑条件,提前进行浅区地下室结构施工,可为浅区地下室率先结顶创造良好的条件。

基于卫星海面高度资料的太平洋海区涡旋能谱分析

在空间均匀和各向同性的假定下,地转湍流理论认为涡旋动能随尺度分布遵循k–n定律(k为波数)。但实际海洋受边界、地形、层结等,具有明显的非均匀、各向异性特征。鉴于此,我们基于近30a卫星高度计资料,分别计算了热带、副热带、中高纬度等海洋涡旋强度不同区域的海面高度异常(SSHA)波数谱,进而利用线性回归拟合方法估算出中尺度波段上SSHA波数谱的斜率,并与地转湍流理论预测进行了对比。研究结果显示:SSHA波数谱从赤道到中高纬度逐渐变陡,其斜率由–4减到–5,基本符合赤道线性波动理论和准地转湍流理论的预测。SSHA波数谱斜率存在纬向与经向差异,例如在赤道地区,纬向谱比相应的经向谱陡;而在南极绕极流区域,经向谱斜率大于纬向谱斜率。SSHA波数谱斜率的各向异性表明海洋中尺度运动受β效应影响,具有明显的经向和纬向差异。以上结果表明,海洋中尺度运动介于准二维和三维之间,不能用一个全球普适的湍流理论模型来描述。

桥梁顶升与改造施工技术探讨研究

随着城市建设的发展,部分已建桥梁因其使用功能无法满足现代城市需求,但考虑到节约成本的需求,实际施工中仍需保留桥梁主体结构。为减少施工过程中建筑垃圾的产生和对交通的影响,桥梁顶升工法已成为一种具有显著社会效益和经济效益的施工技术。以厦门凤南桥顶升工程项目为例,系统总结了该项目在施工过程中的桥梁顶升技术和工艺,以期为类似工程提供参考。

复合荷载作用下坡顶面双排桩设计要素数值模拟

【目的】研究坡顶面承重、阻滑双排桩的受力变形特性,分析桩间距、连梁高度、桩身嵌固深度等因素对桩身受力变形特性的一般影响规律,尤其是反映竖向荷载及桩身自由段长度对桩身水平位移及最大弯矩的影响。【方法】借助ABAQUS有限元软件,通过单变量的变化,模拟双排桩在不同影响因素下的受力变形特性。【结果】滑动面的存在使桩身水平位移及弯矩在桩间距为1d~2d(d为桩径)时发生突变,故在确定桩间距时应注意滑动面产生的影响;连梁高度对桩身受力变形特性的影响微乎其微,按标准取值即可;在滑动面位置桩身嵌固深度对桩身水平位移及弯矩有较大影响,但继续增大桩身嵌固深度后,影响变小,在工程设计中桩身嵌固深度适当超过滑动面即可;当增大桩身自由段长度时,P-Δ效应也更加显著,对于不同的自由段长度,前后排桩桩身的最大弯矩近乎相等。【结论】位于坡顶面的双排桩须承受轴、横向复合荷载,可起到承重、阻滑的双重作用,其承载机理及受力形式较护坡桩更为复杂。本文研究成果可为相关工程设计要素的取值提供一定参考。

坡高及坡比对渠道边坡可靠度的影响

【目的】探讨坡高和坡比对渠道边坡可靠度的影响,为渠道边坡的优化设计提供科学依据。【方法】利用Karhunen-Loève(K-L)展开法建立土体参数的二维随机场模型,使用简化的Bishop法计算渠道边坡的安全系数,通过Monte Carlo模拟渠道边坡的失效概率和可靠度指标,分析坡高和坡比对渠道边坡可靠度的影响。【结果】不考虑和考虑土体参数的空间变异性时,可靠度指标均随坡比的增大而减小;不考虑土体参数的空间变异性时,可靠度指标随坡高的增大而逐渐减小,但在粘聚力变异系数较大而内摩擦角变异系数较小时,可靠度指标呈现随坡高增大而增大的特殊现象;考虑土体参数的空间变异性时,在粘聚力变异性较小而内摩擦角变异性较大时,可靠度指标随坡高的增大而减小,其他情况均呈现随坡高的增大而增大的特殊现象。【结论】相对于降低坡高而言,采取减小坡比的措施可以更好地保障边坡可靠度,降低渠道边坡工程风险。

无人机影像匹配点云的露天矿台阶高度计算方法

计算露天矿台阶高度是矿山测量验收工作的重要部分,对加强矿山生产监控和成本管理具有重要意义。针对传统台阶高度量测方法工作量大、效率差,难以保障测绘人员安全等问题,本文基于无人机倾斜摄影获取的露天矿点云提出了一种顾及边坡分层结构的台阶高度计算方法。该方法通过面元划分剔除平坦区域,再利用密度聚类处理坡面点云,最后通过随机抽样一致性获取台阶坡顶线和坡底线,计算台阶高度。试验结果表明,该方法可以高效、精确地量测露天矿台阶高度,对于矿区的开采作业和安全防范具有重要的应用价值。

斜坡式防波堤堤后波高试验研究

通过斜坡式防波堤物理模型试验,研究堤后次生波波浪透射系数的变化规律,建立了堤顶相对出水高度H_(c)/H_(s)和相对堤顶宽度B/H_(s)与波高透射系数的关系并拟合非线性回归公式。同时采用本文拟合公式和经验公式对不同工况下的堤后次生波波高进行计算,并与试验结果对比。结果表明,本文拟合公式与试验结果最为吻合,具有良好的适用性,然后分析了其他经验公式计算结果的差异性。该成果可为工程实际以及由斜坡式防波堤堤顶允许越浪生成的堤后次生波计算提供参考依据。

非饱和黄土边坡直立性影响因素分析

通过Fredlund&Xing模型估算某区域非饱和黄土的水土特征曲线,再运用Midas/GTS对延安地区非饱和黄土物理力学性质进而数值模拟,对影响黄土直立性的各个因素进行敏感性判别,最后通过Lognormal分布函数拟合得出非饱和黄土边坡直立性经验公式。主要得出的结论为:基质吸力是通过影响黄土黏聚力进而影响黄土直立性。通过敏感度分析可得出:黄土极限高度对黏聚力最为敏感,黄土边坡坡角次之,内摩擦角最不敏感。随着黏聚力和内摩擦角的增大,黄土极限高度H的敏感度近似呈lg曲线。

基于GPM卫星的地形因子与降水云高拟合研究

基于Python利用GPM卫星资料对四川地区2018年5月21日降水事件结合坡度、海拔进行了一次分析。结果表明:此次降水属于暴雨—大暴雨等级,主要降水区域集中在104°E、29°N附近;坡度和冻结层高度、雷暴云顶高都呈线性变化,对流云降水呈正相关趋势,层状云降水呈负相关趋势,对流云的相关系数大于层状云的相关系数,坡度对对流云的云高影响较大;海拔和冻结层高度、雷暴云顶高变化趋势与坡度和冻结层高度、雷暴云顶高变化趋势一致,但层状云的相关系数大于对流云的相关系数,海拔对层状云的云高影响较大。

胫骨平台解剖形态与半月板撕裂的相关性

背景:半月板撕裂的概率逐渐增加,但目前为止,关于半月板撕裂与胫骨平台解剖形态之间关系的研究较少,且存在争议。目的:测量半月板损伤患者内外侧胫骨平台后倾角和内侧平台凹陷深度以及外侧平台的高度,研究其与半月板损伤的相关性。方法:选择徐州医科大学附属医院2019年9月至2022年6月收治的半月板损伤并行关节镜治疗患者164例,按照损伤情况分为内侧半月板损伤组(n=92)、外侧半月板损伤组(n=45)和内外侧半月板同时损伤组(n=27);选择78例同时期因膝关节痛就诊但无半月板损伤的患者作为对照组。通过MRI图像测量并比较各组内外侧胫骨平台后倾角、内侧胫骨平台凹陷深度和外侧胫骨平台凸出高度。结果与结论:①内侧半月板损伤组的内侧胫骨平台后倾角大于对照组(P<0.05),外侧半月板损伤组的外侧胫骨平台后倾角大于内侧半月板损伤组、对照组(P<0.05),内侧半月板损伤组和对照组的内侧胫骨平台后倾角显著大于外侧平台后倾角(P<0.05);内侧半月板损伤组的内侧胫骨平台深度小于外侧半月板损伤组、对照组(P<0.05),外侧半月板损伤组的外侧胫骨平台凸出高度大于内侧半月板损伤组、对照组(P<0.05);②结果显示,胫骨平台后倾角的增大可能是导致半月板损伤的一个危险因素,而较浅的内侧平台凹陷更容易导致内侧半月板损伤,较高的外侧平台凸出则容易导致外侧半月板损伤。

某露天镁矿排土场增高扩容及边坡稳定性研究

介绍了某露天镁矿南排土场现状,计算了南排土场极限堆置高度。以极限堆置高度为前提,通过理论计算南排土场在不同优化参数条件下的边坡稳定性系数,确定了该排土场的最优参数为帮坡角β=24°、排弃高度H=120 m,并通过FLAC^(3D)数值模拟软件验证了结果的准确性,最终边坡安全系数为1.223,排土场扩容量180.64万m^(3),有效地解决了该矿山排土空间不足的问题。

工程边坡绿色防护机制研究

在岩土工程施工中,不可避免地会造成当地生态环境的破坏。对工程边坡进行绿色防护,不仅有利于环境的恢复,而且植被根系对边坡表层起到一定加固作用。首先从植被生长的角度对边坡进行重新分类,研究了植被根系对边坡防护层的加固机制,然后采用试验和数值模拟的方法,研究了工程初期和植被长成后边坡绿色防护层的稳定性。研究结果表明,不同类型的边坡绿色防护机制不同,为保持边坡绿色防护层的稳定,在对边坡绿色防护时应根据边坡类型、坡高、坡比与其他工程防护措施结合进行。

某坡地建筑的基础设计及高差处理

某酒店依山而建,各客房分区呈台阶状分布,为一典型的掉层结构。结构各分区之间与周边保留建筑、道路存在多处高差,如何选择合理的基础形式、处理边坡与主体结构之间的关系显得至关重要。经过方案比选,本工程采用筏板基础,高差处采用折板形式过渡,折板内侧结合支护设计另设置一道永久支护承担高差带来的水、土压力。本工程应用表明此基础方案现场适应性强、经济优势明显。

一种基于数值应力场的强度各向异性边坡稳定性分析方法

提出了一种基于数值应力场下的边坡临界滑动面和临界坡高的分析方法。该分析方法首先利用有限元得到边坡内部较为精确的应力场,再通过在边坡内部模拟类似于链式反应过程中粒子产生和运动规律,在此基础上完成临界滑动面的搜索。主要结论如下:(1)提出了一种基于数值应力场的边坡临界滑动面的搜索方法,该方法可在不对边坡滑动面形状和位置进行干预的情况下完成潜在破坏路径的搜索。(2)通过对算法中区域与边界、激发源、产物扩散路径、路径权值4方面要素进行合理控制,可使算法在具有较高精度的同时又能保证较好的分析效率。(3)算法能较为方便地考虑真实应力条件下地层强度各向异性对边坡稳定性的影响,并能对临界坡高进行很好的分析。(4)通过具体算例对本文算法的计算结果进行验证,将所得结果与PSO和Monte Carlo两种方法得到结果进行对比,对本文方法的可靠性进行了验证,取得了较好的效果。

路基沉降对边坡稳定性影响的数值分析

通过数值模拟计算,分析了路基沉降对沿线边坡和线下边坡稳定性的影响。从路基沉降量和路基与边坡边界的距离等方面,进行了其对边坡稳定性影响的定量计算。基于影响因素分析,给出了稳定性安全系数随各因素数值增减的变化规律。借助敏感性分析方法,给出了容重、粘聚力、内摩擦角等土体参数、坡高、坡比等边坡几何形状参数以及沉降量、沉降叠加效应、路基与边坡距离等路基沉降参数对边坡稳定性影响的权重。

平面滑动型边坡极限倾角的研究

对于平面滑动型的岩质边坡,结构面对边坡的稳定性起着控制作用。在边坡设计分析过程中,如果边坡内没有确定的滑面,或者对坡体内结构面情况不明的情况下,通过对最不利滑面的极限倾角进行估算,可以作为边坡稳定性分析的依据。对传统的估算公式进行了改进,综合考虑到重力和地震的影响,分别通过极限坡高和极限安全系数给出边坡最危险滑面的极限倾角的计算公式。经过对比与分析,得出两种方法各自的适用条件。