利用泥沙饱和与和易性进行黄河控导工程根石施工

利用泥沙饱和和易的特性,泥浆固壁对基槽实行免开挖处理,并利用施工机械的隐性功能在无辅助设备情况下,直接进行根石抛砌施工。

定期冲洗式沉沙池泥沙沉降特性分析

以黄河东城提水工程首部的定期冲洗式沉沙池为研究对象,应用一维超饱和输沙法计算了泥沙的沉降历时,分析了泥沙恢复饱和系数、极限吸出高度、出池含沙量等泥沙沉降特性。结果表明:①泥沙恢复饱和系数随泥沙粒径的增大呈指数递减趋势,工作段上游泥沙恢复饱和系数随沉降历时呈指数递减趋势,工作段下游恢复饱和系数随沉降历时呈线性减小趋势;②随着沉沙池的运行,出池泥沙粒径逐渐变大,淤积泥沙粒径则逐渐变小;③在沉沙池运行期内,溢流堰极限吸出高度随沉降历时呈线性递减趋势;④溢流堰前分组含沙量参考点的相对水深均小于0.5;⑤在0～0.500 mm泥沙粒径范围内,出池平均含沙量参考点的相对水深与泥沙粒径呈对数递增。

横波在泥沙层界面的反射与透射特性研究

黄河的自然灾害多起因于泥沙,因而研究泥沙的成分、侵蚀和输移规律是黄河泥沙治理的一项基本内容。作为原位测试的一种方法,横波探测可以获取泥沙的剪切模量等物理参数。本文采用Biot–Stoll模型,推导出了横波入射在泥沙层界面上的反射与透射系数计算公式,研究了频率、入射角和孔隙度对横波反射与透射系数的影响,探讨了纵波与横波在泥沙层界面的反射与透射性质的差异。研究结果表明,横波的反射与透射系数均与泥沙孔隙度呈线性相关关系,横波的反射系数随孔隙度的增大而增大。入射角对横波的反射与透射系数的变化有较大影响,特别在临界角附近,系数发生突变。频率仅在泥沙特征频率附近对横波的反射与透射系数有较大影响,而偏离特征频率则影响较小。研究成果对获取泥沙物理参数、分析黄河泥沙的成分及其侵蚀规律有一定意义。

不平衡输沙含沙量垂线分布研究

采用理论推导和数值计算的方法,进一步研究了不平衡输沙条件下的含沙量垂线分布,首次提出了非饱和泥沙通量的概念及其表达式,推导了不平衡输沙含沙量垂线分布的理论解,包括不平衡输沙含沙量垂线分布指数公式和幂函数公式,以及相应的底部含沙量确定方法。同时利用差分法求解剖面二维扩散方程,得到了不同参数的不平衡输沙含沙量垂线分布。其结果除少数误差稍大外,两种途径得出的含沙量垂线分布彼此符合良好。