面向桥梁冲刷动力识别的水槽物模试验研究

为定量分析与验证研究桥梁冲刷动力识别,同步动力特性与冲刷发展的实测数据并验证该方法的有效性.依托张靖皋长江大桥桥塔主墩冲刷设计,利用大型水槽水文-结构物理模型对基础冲刷发展全过程进行试验模拟,基于多组别试验“冲刷-基频”同步实测数据,研究墩桩振动频率随冲刷深度发展的演变规律,定量分析桥梁冲刷动力识别方法的敏感性与准确性.结果表明:3组冲刷试验均造成基础边界条件极大改变,且冲刷越剧烈,结构频率下降比例越大;基础自振频率与冲刷时间成近似线性关联;自振频率平方与冲刷深度成显著线性关联.动力识别方法对桥梁冲刷发展具有较高敏感性,可有效应用于区域性桥群冲刷异变快速检测,并为重点桥梁进一步水下筛查提供数据支撑与准确依据.

黄河水下三角洲沉积物在循环荷载作用下土体中孔压变化实验研究

利用室内周期循环加载试验 ,对黄河水下三角洲土体中孔隙水压力的变化加以测定 ,通过对波浪水槽试验和动三轴试验 2种方案所获数据分析认为黄河水下三角洲土体 (粉土、粘质粉土、粉质粘土 )存在一破坏的循环极限荷载。在小于此极限循环荷载作用情况下 ,土体中孔隙水压力总体呈现下降趋势 ,没有积累升高的过程 ,不同于砂土在循环荷载作用下孔隙水压力升高导致液化的情况。这一现象对判别黄河水下三角洲土体破坏机制的研究有重要意义。

立波和近破波对双排钢板桩围堰作用的试验研究

为探明不同波态时双排钢板桩围堰的不同响应,采用光纤测试技术,通过水槽试验对比研究立波和近破波对双排钢板桩围堰产生的波浪荷载作用机理。结果表明:立波对双排钢板桩围堰的主要不利作用是反射波导致的海侧钢板桩踢脚冲刷;近破波对双排钢板桩围堰的主要不利作用是巨大的破碎能量和快速冲击导致钢板桩变形,可能造成钢板桩接头错位、渗漏、冲刷等事故。

波浪作用下粘质粉砂底床性态变化的试验研究

利用不同波高条件下的波浪水槽试验 ,对现行黄河水下三角洲粘质粉砂底床的性态变化进行了研究。试验中观测了底床土体孔隙水压力的变化和扰动破坏区与未扰动破坏区之间在波浪作用下的性态差异。结果分析表明 ,土体孔隙水压力受波高要素影响较大 ;扰动破坏区含水量减小和容重增加现象比未扰动破坏区明显。在扰动破坏区经波浪长时间作用后形成凹坑塌陷 ,此结果对认识黄河三角洲上凹坑塌陷的形成过程有借鉴意义。

液化粉质土波动压力试验研究（英文）

海床土对波浪响应以及波致海床液化失稳的问题,已经有很多研究成果,而波浪作用海床液化土波动压力的研究还未见报道。采用波浪水槽实验,在未液化和液化两种情况下,分别施加不同波高的波浪,对底床各层位采集土体土压力,进行分析。实验结果表明,液化前后总土压力变化不明显,液化后的土动压力比液化前增大几倍到十几倍,且沿着深度的衰减速度更快。根据试验获得结果,进一步分析,提出了在水槽试验条件下的土动压力与波浪要素之间的经验公式。同时指出,在工程设计中应注意因底床液化引起的土动压力的增加的现象。

风浪作用下库岸孔隙水压力响应试验研究

大多数水库都存在库岸坍塌问题,库区风浪波高明显高于成库前,风浪对库岸边坡稳定具有重要的影响.采用线性波和椭圆余弦波进行波浪水槽试验.结果表明,库岸内孔隙水压力随着波高、周期、水深的增大而增大,孔隙水压力沿库岸水平和垂直方向衰减速率不一致,浅层衰减较快,深层衰减较慢或已趋于稳定;黏土库岸浅层相应位置的孔压比沙土中的大,沿深度方向黏土中的孔压衰减较快,沙土库岸底层中相应位置的孔压比黏土中的大;沙土库岸内,线性波作用下孔隙水压力较大.不同波况作用下,孔隙水压力差值随波高增大而减小,随周期增大而增大,随水深增大其变化很小.

强降雨下无黏性土坡破坏的影响因素试验研究

利用自行研制的室内水槽模型试验系统,对日本#6,#7和#8硅砂试样开展了固定降雨强度(90 mm/h)下诱发无黏性土坡破坏的模型试验;描述了强降雨条件下无黏性土坡的破坏过程,探讨了坡体厚度、前缘卸荷、土样颗粒尺寸及细颗粒含量对破坏过程的影响规律,分析了土坡破坏过程中的孔隙水压力响应特征。结果表明:①在持续强降雨作用下,无黏性土坡的破坏过程可分为3个阶段,即入渗、初始破坏与主要破坏阶段。②主要破坏阶段拉裂缝自坡脚向坡体中部、坡肩及坡顶渐次出现,且破坏模式受土颗粒尺寸和细颗粒含量的控制,控制机制为土体剪胀效应的强弱。③坡体厚度越小,其破坏过程的持续时间越短,但滑动距离和速率也将越小;前缘卸荷可加速土坡的破坏,并使其具有更长的滑动距离和更大的滑动速率。④当饱和土坡加速变形时,滑动面处会产生超静孔隙水压力,进而诱发突然滑动。与此同时,滑动面处的孔隙水压力由于坡体厚度减小和剪胀效应的发生而急剧降低。

细粒铁尾矿的沉积特性与基本物理力学性质试验研究

尾矿的沉积与固结过程是形成强度和确定变形量的重要依据。为探求尾矿沉积过程中应力和孔隙水压力演变规律,揭示尾矿料的强度形成机理和变形特征,结合现场溜槽试验,对细粒铁尾矿的沉积坡度、以及沉积过程中的应力、孔隙水压力和有效应力的演变规律进行了监测。同时,采用十字板剪切仪确定了沉积完成后尾矿的剪切强度。在此基础上,对不同沉积断面尾矿料的颗粒级配和渗透特性进行了试验研究,分析尾矿沉积速率的演变机理。试验结果表明:颗粒研磨极其均匀的尾矿料的堆积形式和渗透特性与尾矿料的水力特性存在差别;受尾矿颗粒相对密实度较大、颗粒分布均匀等因素影响,增加尾矿料的可透水边界较施加外荷载,更能提升尾矿料中有效应力的形成速率;尾矿料表层硬化和封闭微孔隙引发了上层滞水入渗困难,应采用必要的引水导流措施降低高势能流体对筑坝稳定性的影响。

抛石基床防波堤底床中孔隙水压力响应的试验研究

利用波浪水槽试验,对波浪作用下沙质底床的孔隙水压力响应进行了研究。试验中观测了不同波况条件下自由底床和有抛石基床防波堤的土体孔隙水压力的变化。结果分析表明,土体孔隙水压力受波高、周期、水深、沙粒径、沙床厚度的影响较大;建堤后,底床中的孔隙水压力会增大,有效应力降低,对防波堤的稳定性造成严重影响。

灌区小型梯形渠道圆直形量水槽试验

为了缓解灌区小型梯形渠道量水设施短缺的问题,设计了一种简易的圆直形量水槽。通过π定理推导量水槽流量的函数关系式,在3条梯形渠道上选用5种收缩比进行现场试验,分析了圆直形量水槽的量水性能指标。结果表明:基于π定理和灌区现场试验得到的流量公式平均相对误差为2.32%;对于坡度大于1/300的梯形渠道,量水槽收缩比小于0.5时,槽前弗劳德数可以满足测流要求;量水槽壅水高度在18.8 cm以下,不影响渠道的正常运行;圆直形量水槽可以在灌区小型梯形渠道上进行测流。

寒冷地区无压输水渡槽冬季运行模型试验研究

根据我国北方寒冷地区某无压输水渡槽工程实际,通过在室内环境箱中进行渡槽比例模型试验,研究渡槽在冬季输水过程中水流温度受外界环境温度、流速及进水口水温的影响.经过数据拟合,得到渡槽水流温度与外界环境温度、水流流速及进水口水温的回归公式,可以对不同影响条件下流经渡槽的水流温度进行预测,对同类水利工程建设及运营起到一定的指导作用.

钱塘江河口近口段取水口附近河床局部冲刷试验研究

拟建杭州市桐庐县水厂取水口位于富春江电站下游4.5 km处,属于钱塘江近口段,以径流为主,取水口的设置将引起河床局部冲刷,由于取水口结构复杂,且取水的时候,还存在局部流态改变,无法用公式计算局部冲刷,因此首先采用实测资料进行工程河段河势分析,再利用水槽模型试验可以探讨在一定洪水作用组合不同取水流量下取水口周边的局部冲刷深度。通过试验表明,在100 a一遇洪水作用下,当单孔取水流量最大时,局部冲刷深度最大,范围也较大,当不取水的时候,冲刷深度相对最小,范围也较小,成果可为工程建设、运行安全等提供技术支撑。

波浪作用下岸坡动力响应试验研究

利用波浪水槽对波浪作用下岸坡孔隙水压力响应进行试验研究,观察分析岸坡坍塌破环现象和机理,试验入射波采用椭圆余弦波。试验结果分析表明,岸坡内孔隙水压力随波高和周期的增大而增大,岸坡土体介质与介质孔隙水压力密切相关,孔隙水压力对岸坡稳定性有重要影响。

急流滩水面线计算的局部阻力系数研究

急流滩的水面线计算中,滩段阻力系数确定是计算的关键。通过理论分析提出了新的局部阻力系数经验公式,利用水槽实验资料确定了公式中的系数。经实际滩段的水面线验算,计算精度基本满足航道整治初步设计要求。

初始含水率对黄土滑坡堰塞坝溃决影响研究

黄土区各类地质灾害伴随着极端降雨频繁发生,然而当前针对黄土滑坡堰塞坝溃决机制的相关研究成果较少,尤其是初始含水率、密实度、来水流量等参数对堰塞坝溃决的影响仍缺乏系统研究,其灾害机理尚不清晰。在影响堰塞坝溃决的众多因素中,初始含水率对黄土滑坡堰塞坝的稳定性有着重要影响,本文基于室内模型试验,初步探究了0%~25%含水率对黄土堰塞坝溃决的影响。试验表明:(1)不同初始含水率下的黄土滑坡堰塞坝溃决模式有四种,含水率为0%~18.75%时,堰塞坝溃决模式主要为漫顶溃决;18.75%~21.25%时漫顶溃决与渗漏管涌溃决并存;21.25%~23.75%时溃决模式表现为漫顶溃决与坝体失稳溃决并存;23.75%~25%时表现为坝体失稳溃决。其中漫顶溃决过程具有三个典型阶段:溃口及冲沟发展阶段—溃口扩大阶段—溃口稳定阶段。(2)不同初始含水率下的黄土堰塞坝坝体侵蚀规律为:随着土体初始含水率的逐渐增大,水流对溃口底部的下切作用和溯源侵蚀能力逐渐减弱,牵引侵蚀作用增强。(3)对于漫顶溃决模式,溃决后的溃口宽深比随土体初始含水率的增大,呈现出先增大后减小的趋势,而发生坝体失稳溃决的堰塞坝溃口宽深比无显著规律。该研究成果可以为黄土堰塞坝溃决灾害的防灾减灾提供一定的理论参考。

坡面径流对斜坡散粒体稳定性影响的试验分析

坡面径流是松散介质斜坡上颗粒发生搬运滚动的水动力条件。为研究坡面径流对斜坡散粒体颗粒稳定性的影响,开展室内水槽冲刷试验。试验设置3种粒径和4种坡度,通过高速摄像仪捕获斜坡散粒体受水流冲刷起动过程,获得不同条件下颗粒冲刷起动的临界径流水深hcr。试验结果表明:在同一粒径条件下,起动水深hcr随着斜坡坡度的增大而减小;在坡度为20°、22°时,起动水深hcr随着粒径的增大,出现先增大后减小的情况,而在坡度为24°、26°时,起动水深hcr随着粒径的增大而增大,分析原因可能是当粒径增大引起坡体渗透性的改变是影响颗粒稳定性的主控因素时,颗粒更容易受水流的渗透作用而发生运移。为合理解释试验现象,建立斜坡径流-渗流耦合模型来分析坡面径流条件下颗粒的稳定性变化情况,通过将水流的流速特征与颗粒的受力起动特性结合起来,给出临界水深hcr的理论表达式,其主要受颗粒粒径、颗粒比重、孔隙率、坡体渗透率和斜坡坡度等因素共同控制。通过将试验结果与计算结果进一步对比发现,在同一粒径区间内,临界水深hcr的实测值与理论值均随坡度的增大而减小,而理论值与实测值之间的相对误差随坡度的增大而增大,但其均控制在35%以内,并对产生该误差的原因进行了分析。为修正实测值与计算值之间的误差,应用MATLAB的神经网络模块对数据进行拟合,建立含两个神经网络结构的临界水深hcr修正公式,精度较高。

不同含沙量浑水体流变特性试验研究

海底构筑物会被运动的浑水流冲击破坏,浑水流的运动能力受到浑水体流变特征的影响。由此需要关注浑水体流变特征发生变化的含沙量界限。本文采用流变仪试验和水槽试验相结合,对不同含沙量的浑水体进行试验,结果表明,淡水介质情况下牛顿流体和宾汉流体的过渡界限含沙量范围在340~400g/L;牛顿流体、宾汉流体、及其过渡界限流体的运动宏观特征不同,流速有差异。通过对浑水体中颗粒分布的分析,认为颗粒表面的结合水膜对流变特性几乎没有影响,以颗粒为固壁的水流边界层厚度可能对浑水体流变特性有影响,而颗粒之间形成的孔隙造成的毛细作用是影响不同含沙量浑水体流变特性的重要因素。

长江三峡库区炉子梁孤礁炸礁水深的确定及整治效果分析

以长江三峡库区炉子梁碍航孤礁为研究对象,通过解析解、数学模型和概化水槽模型试验等手段,论证了孤礁浅水效应下水面降落和船舶下沉量,并结合长江干线航道发展规划及船舶大型化发展趋势,确定最终的炸礁水深。工程实施后,航槽拓宽,航道维护及航行安全均得到了有效保障,取得良好的整治效果。

无黏性非均匀沙在清水冲刷下的冲刷率

无黏性非均匀沙冲刷率的确定对于确定山区河流河道冲刷的程度有很重要的意义。在沙莫夫泥沙起动摩阻流速公式和大量试验的基础上，建立了无黏性非均匀沙的冲刷率公式。冲刷水槽试验数据用最小二乘法拟合，得到了冲刷率和相对切应力的相关关系。试验结果表明，两者存在较好的线性关系。

ADCP应用研究:声学多普勒流速剖面仪检定水槽拖车试验综述

文章介绍声学多普勒流速剖面仪(ADCP)的原理和检测方法,综述水槽拖车试验的相关情况,总结水池池体、检定拖车和池体水中散射体等试验需求,并针对这些需求分别提出试验检定难点,以期完善相关理论基础和开展进一步研究。