淮河流域水资源变化的分析及预测

利用淮河流域月平均气温和月总降水量资料，计算出该流域的逐年水资源量。采用周期均值叠加法和逐步回归周期分析法对淮河流域水资源进行分析，在此基础上建立了周期叠加法和逐步回归周期法两种预报模型，经比较分析，周期均值叠加模型的拟合及试预报效果都较好，因此运用该模型预报淮河流域2007-2008年的水资源量。结果发现，2008年淮河流域的水资源量较多年平均值偏多，这对该流域2008年水资源的规划具有一定的参考价值。

冲击碾压法加固堰塞坝料的室内模型试验研究

为丰富堰塞坝开发利用理论,探究适宜堰塞坝料的密实方法和设计参数,研究了冲击碾压方法对堰塞坝料的密实效果和密实机理。基于相似定律设计了不同冲击轮质量及牵引速度的天然堰塞坝料室内冲击碾压模型试验,综合采用宏-细观方法测试了冲击碾压后的动应力发展传播规律、变形特性、颗粒运动和加固效果等。试验结果表明:(1)冲击轮引起的冲击荷载为三角形脉冲荷载,产生的接触应力随着牵引速度和冲击轮质量的增大而增大,引起的地基动土应力随着碾压遍数的增加而增加;(2)冲击碾压对堰塞坝料地基表层的加固效果良好,地基内部动土应力和位移皆随深度迅速减小,深度3.6m范围内的堰塞坝料强度提升明显;(3)提高冲击轮的速度对加固效果的影响更大,可以有效提高冲击动应力,进而使得冲碾加固效果向深层传递;(4)满足易贡堰塞坝料的冲击碾压参数为:冲击轮质量13.5t,牵引速度3.46m/s,碾压遍数12。

振冲法加固堰塞体材料的室内模型试验研究

为丰富堰塞坝开发利用理论,探究其改良加固的可行性,对易贡大滑坡残存的天然堰塞体进行取样,设计了不同频率的室内振冲模型试验,研究了振冲法对堰塞体材料的加固效果和密实机理。模型试验采用砂雨法制样,综合测试了振冲后地基的孔压累计消散规律、土压力发展规律,加固效果和复振效应等。试验结果表明:在振冲器的贯入过程中,松散堰塞料中的土压力和超静孔压迅速上升,在振冲器的上拔和分段留振作用下,堰塞料的超静孔压表现为小幅上升和消散、逐渐稳定的总体趋势。随着振冲次数的增加(2~3次复振后),堰塞料地基的土压力逐渐稳定,超静孔压峰值逐渐下降并趋于稳定。因此振冲对松散堰塞体材料的加固效果明显,振冲后堰塞体材料的锥尖阻力大幅提升,但堰塞料密实后,进一步提高复振次数不能有效改善加固效果。满足易贡堰塞体材料的振冲设计方案为:采用125 Hz频率进行4~5次振冲,或采用150 Hz频率进行2~3次振冲。研究结果可为堰塞坝料地基的振冲加固提供理论依据。

堆石料强度的缩尺效应试验研究

在超大型和大型三轴仪上开展了级配缩尺后不同最大粒径堆石料的强度试验,研究了强度的缩尺效应.试验结果表明:随着最大粒径的增大,强度指标c增大、φ变小,非线性强度指标φ0变大、Δφ变大.颗粒破碎是强度随着最大粒径变化的主要原因之一.同等应力条件下,颗粒破碎率随着最大粒径的增大而增大;当应力较小时,不同最大粒径堆石料的破碎率相近;在大应力条件下颗粒破碎率相差较大.根据试验结果,建立了考虑缩尺效应的强度公式,该公式可外推现场原型尺寸筑坝材料的强度.

大型充填袋筑堤现场试验研究

为减少港口开发建设中大量使用开山石对自然环境造成的破坏,探讨直接利用黏粒含量超过现行规范的航道疏浚土充填袋筑堤可行性,通过埋设原观仪器对疏浚土充填袋筑堤进行了现场试验研究。结果表明：充填泥袋内产生的超静孔压较小,消散速度快,采用疏浚土作为充灌材料完全满足充填袋筑堤进度要求;充填袋筑堤期间地基的实测最大沉降量为249 mm,水平位移速率始终处于地基稳定控制标准范围内,说明充填袋筑堤过程中地基是安全的;充填袋的主要压缩过程在3~6 d内完成,平均压缩率约为15.7%;分布式光纤实测充填袋袋体受力远小于设计值,未发现由于充填袋自身强度不足造成袋体破坏的情况;地质雷达探测充填袋厚度与现场实测沉降分析结果较吻合,袋体充盈情况良好,相邻两层袋体分界线清晰可见,其测量精度满足工程检测要求,为快速检测充填袋筑堤质量提供了强有力的技术支撑;试验段建成后,堤身结构稳定可靠,经过两年多的正常运行,堤身完好无损,实践证明利用疏浚土充填袋筑堤是成功的。

毛里塔尼亚友谊港岸线演变及防护工程

毛里塔尼亚友谊港所处海域为典型沙质海岸,面向大西洋,波浪作用下自北向南的沿岸输沙是其主要泥沙运动方式。该海岸泥沙中值粒径0.25 mm,年平均输沙约100万m^3。因为港口建设拦截了沿岸输沙,原本平直海岸线形成了港口北侧淤积和南侧冲刷的岸线形态。为保护堆场免受侵蚀,港口南侧于1991年建成了南挑丁坝,至2009年其南侧岸线已后退至根部,再度危及堆场和陆地设施安全。根据实测岸线资料,采用一线理论岸线演变数学模型,对港口南侧海岸不同防护方案进行了计算。结果显示,现有南挑丁坝与其南侧续建的T型丁坝之间岸线能很快调整至稳定状态,可对该岸段陆地设施起到保护作用。在现有丁坝南侧2 000 m处新建T型丁坝,平行于岸线的横头部分置于-2 m等深线,作为港口南侧岸线防护的推荐方案。沿岸输沙未得到补给的情况下,新的岸线防护工程在稳定上游岸线的同时,下游岸线的冲刷后退不可避免。考虑较长期限和更大范围的岸线稳定,还需采取每隔一定年限新建防护工程的措施。

破碎波作用下沙坝附近悬浮泥沙浓度试验研究

岸滩中较大部分的侵蚀和淤积都集中发生在波浪破碎带,分析该区域的水动力特性有助于探寻沙坝附近悬浮泥沙变化规律。在波浪水槽中采用中值粒径为0.47 mm的原型沙铺设1∶20坡度的底床进行了相关试验。试验结果显示:斜坡沙坝附近的悬浮泥沙浓度历时曲线呈倒"V"形分布,先增大再减小,最后趋于稳定;破碎带沙坝附近的悬浮泥沙浓度受波浪水深影响较大,并不随着波高的增大呈现规律性的变化;较小的沙坝顶悬浮泥沙浓度通常出现在入射波浪能量以及平均水流相对较小的波浪作用下;波浪相对平静期间,波浪流速的紊动强度较小,悬浮泥沙浓度较小。

超大荷载作用下码头高桩墩台原型试验与分析

介绍江苏某码头高桩墩台配套的2台800 t扒杆起重机在试车过程中,其所在高桩墩台的受力特征以及墩台变形,并通过数值仿真加以验证。试验与模拟结果表明:墩台顶板、底板及桩基的应变和墩台整体位移实测值能够反映出其在承载8.2 k N幅度45 m工况条件下的真实受力状态;通过数值模拟得到的墩台顶面、底面及桩基的应变及墩台整体位移与实测数据进行比对分析,两者基本吻合、相互验证,为高桩墩台三维设计方法提供重要依据。

沙质海床形态变化对波浪变形影响的试验

利用水槽试验模拟浅海沙床进行试验,观察波浪和沙床互相作用及其对各自形态变化的影响。通过数据采集及定义两个参数K1(波高变化率)和K2(沙坝高宽比)的数据处理方法,研究试验现象发生的原因并归纳出规律。试验中海床模型由中值粒径为0.47mm的原型沙铺设而成,坡度为1∶20。研究结果表明:波浪在斜坡上的传播受到斜坡高程变化的影响。波浪传播距岸越近,斜坡高程越高,波高越大,同时波峰变尖,波谷坦化。在波浪作用下,底床形成沙纹和沙坝,沙纹和沙坝床面形态的不规则性将对波浪上爬产生一定的阻力,导致平均波高在破碎前减小,最大平均波高发生位置移动,相对波高变化率K1和沙坝高宽比K2之间成正比关系。

汽车荷载作用下高桩码头平台横梁结构响应试验

为加强港口码头安全管理,保证港口码头结构正常运行,通过现场调查观测出高桩码头平台桩基、横梁、帽梁和面板的受损情况。针对码头后平台横梁进行现场载荷试验,测试出后平台横梁在汽车荷载作用下的应变、挠度和裂缝宽度变化等行为,检验码头后平台横梁的抗弯和抗剪承载力是否满足设计要求。结果表明,试验过程中在汽车荷载作用下码头后平台横梁近支座截面最大应变、跨中最大挠度、裂缝宽度变化均在正常范围内,码头平台结构安全性和使用性均满足设计要求。

护岸工程中抛石区辅助设计系统的设计与实现

抛石是江河护岸工程的常用措施之一。本文阐述了基于GIS的抛石区辅助设计系统的设计与实现方法、功能特点和组成结构,并就关键技术问题的解决途径进行了简要分析。该系统的设计与开发成果满足了设计部门对抛石区设计的要求,体现了GIS的技术优势和特点。

码头含裂缝面板静载试验及安全性分析

为加强港区码头安全管理,通过现场静力荷载试验,测试已经出现裂缝的面板在试验荷载作用下的应变、挠度和裂缝宽度变化等行为,检验面板受弯、受剪等承载能力是否满足设计要求,评估面板的安全性和使用性。结果表明:试验过程中码头面板近支座截面最大应变、面板跨中最大挠度、面板裂缝宽度变化均在正常范围内,码头面板存在的收缩变形型裂缝对面板承载力影响不大,面板承载力和安全性满足设计要求。

现浇型生态混凝土护岸抗水力冲刷性能试验研究

目前,现浇型生态混凝土等新型的生态型护坡逐渐取代传统混凝土护坡,得到了越来越广泛的应用。但作为一种新兴的护坡方式,现浇型生态混凝土抗水力冲刷性能缺少实验数据的支撑。根据实际工程中的应用情况,制作了三种不同厚度的现浇生态混凝土样本,采用专用的实验仪器研究其在高速明渠流作用下的抗水力冲刷性能。结果表明:边界效应对生态混凝土的抗冲刷性能影响很大。在处理好边界效应的情况下,现浇型生态混凝土护岸在高速明渠流的作用下,水力淘刷现象不明显,下覆土体表面基本保存平整,土体高程下降微小(0.1 mm)。因此,现浇型生态混凝土护岸有着很好的抵抗高速水流(本研究最大流速达到6.11 m/s)冲刷的能力,在水利护岸工程中可以代替传统护岸和预制生态混凝土护岸进行应用。

入海水道深淤段软土地基工程特性研究

入海水道二期工程拟在深淤地基上填筑堤防并建设穿堤建筑物。为深入研究入海水道深淤段软土地基的工程特性,在南堤深淤段布置3个典型断面,对控制堤防稳定和变形的关键土层,综合采用钻孔取土、原位测试和室内试验等手段测试了软土地基的工程特性。试验结果表明:深淤段地基是一种典型的河湖相淤泥质软土,其厚度大,含水率和粘粒含量高,普遍含有粉土和砂土薄层。一期工程堤防堆载后,堤身下方淤泥地基强度提升明显,这对二期工程灌溉总渠侧的稳定是有利因素。针对深淤段地基的工程特性,二期工程深淤段堤防扩建工程,应重点关注堤防、穿堤建筑物的工后沉降和差异沉降等。

海堤背水坡加筋草皮抗冲蚀能力试验研究

在台风和寒潮等极端事件条件下海堤背水坡易受到越浪和溢流的侵蚀作用,海堤背水坡的保护越来越受到重视;同时人们对海岸工程也提出了更多的生态和景观要求。加筋草皮作为一种新兴的护坡方式,发挥了土工织物防冲固草和草根系固土的作用,既提高了植被护坡的抗水力侵蚀能力,也满足生态功能。为研究背水坡加筋草皮的护坡性能,基于室内水槽试验,探究了不同加筋草皮方式在背水坡遭受高速持续水流冲刷和越浪水体斜向冲刷两种作用下抗侵蚀性能。试验结果表明:不同方式的加筋草皮抗侵蚀有差异,抗侵蚀性能由强到弱为三维土工网垫与土工格栅联合加筋、三维土工网垫>土工格栅>天然草皮。相同流量下卷破波斜向冲刷作用下较持续水流正向冲刷破坏更为强烈。

无粘性土及粘性土渗透破坏试验与渗透变形分析

针对堤坝土体渗透变形出现后内在隐患会加速渗透破坏发展问题,根据土的渗透稳定理论,对砂砾石、砂性土和粘性土等堤坝填筑材料的渗透破坏发展过程做了物理模型试验,并论证了整个过程不同性质土体处于各个阶段的稳定性。结果表明,渗透破坏是个逐步发展的过程,先出现局部变形,随着水头增加,局部变形区域逐渐扩大,引起了整体变形,接着变形区连通上下游,当水头继续增大时土体破坏失稳;渗透破坏锋面附近往往出现坡降集中现象,为渗透破坏的继续发展提供动力。

裂隙-管道介质调蓄系数与补给强度之间关系的试验研究

为探究裂隙-管道介质调蓄功能的影响机制,提高岩溶水资源开发利用效率,通过建立裂隙-管道介质物理模型分析了不同补给方式下模型的调蓄系数与补给强度之间的关系。分别设计单独补给落水洞、单独补给裂隙、共同补给裂隙与落水洞三种补给方式的试验,在不同的补给强度下监测泉口流量过程。试验结果表明,随着补给强度的增大,调蓄系数逐渐增大,单独补给裂隙情景下,调蓄系数与补给强度呈指数型增加趋势;单独补给落水洞、共同补给裂隙与落水洞时,调蓄系数与补给强度呈线性增加趋势。当补给达到一定强度后,单独补给裂隙时,调蓄系数不随补给强度变化,而其他两种补给方式下,调蓄系数持续增大。

环境气压降低对挑射流水舌挑距影响的试验研究

水舌挑距是泄洪消能最基本参数之一,消能形态、冲击区域、冲坑深度、水流衔接均与其密切相关。为研究高海拔地区气压降低对挑射流特性的影响,采用减压模型试验的方法研究了环境气压对水舌挑距的影响程度。结果表明,气压与水舌挑距呈良好的线性关系,气压越低,因空气阻力越小,水舌挑距越远;气压每下降15kPa,对水舌内缘与外缘的最大影响程度分别为1.67%、1.48%;低气压环境下水舌空中扩散与掺气减弱,水舌厚度变薄,水流呈集中趋势。基于气压与空气阻力影响系数关系,修正规范水舌挑距计算公式,为高海拔地区挑射流设计提供参考。

掺膨胀土粉煤灰的重金属浸出试验研究

通过搅拌试验和柱渗试验2种室内浸出试验方法,对粉煤灰掺不同量膨胀土在中性和酸性(模拟酸雨)2种浸出条件下,进行几种金属离子污染问题的研究。通过试验,旨在获得在中性和酸性条件下,粉煤灰膨胀土不同配比掺和样中重金属离子的浸出规律。该文所取得的成果为:所有试样的Fe、Mn离子浸出浓度较大,都超过《生活饮用水卫生标准》;当粉煤灰膨胀土不同配比掺和样置于地下水位以下时,试样中Zn、Fe、Mn、Cu、Cr和Ni的浸出浓度不规律,Zn、Fe、Mn、Cu、Cr和Ni离子浸出浓度最小的最佳配比分别为5%、15%、15%~20%、5%、0%或20%、0%~5%;中性条件下,柱渗试验初始浸出浓度高于搅拌试验;pH值对粉煤灰膨胀土不同配比中Cr浸出浓度影响较大,酸性条件下浸出浓度小于中性条件,对工程有利,且当柱渗分为前期和后期时,Cr离子浓度呈指数曲线状有规律浸出;当膨胀土掺量为10%时,Cr离子的初始浸出浓度为最小,所有金属离子在酸性条件下浸出浓度也最小,因此,从环境角度考虑的最佳配比可能在10%左右;当膨胀土掺量从20%开始,未经养护样品柱渗试验后期(≥15 d)渗透系数能够满足工程利用要求;所有酸性条件下的渗透系数都小于中性条件,因此酸性反而有利于粉煤灰膨胀土混合物的工程应用。

特高心墙坝地震反应离心模型试验研究

通过4组相同几何比尺、不同加速度比尺的土工离心机振动台模型试验,采用外延分析方法,研究了某特高心墙坝最大坝高断面在设计地震作用下的坝体地震反应、坝顶变形、地震破坏模式。试验结果表明:设计地震下坝顶地震加速度放大系数约为2.97~3.03;3次地震作用下坝顶的沉陷率分别约为0.41%,0.56%,0.64%;随着地震次数的增加,坝顶沉降也增加,但沉降增量迅速减小;心墙的沉陷量最小,且没有任何坍塌迹象,总体稳定;下游坝体受地震影响较小,仅观察到轻微沉陷;地震主要引起上游堆石料的沉陷,且主要发生在第1次地震,而后越来越小;3次地震过程导致上游堆石料沉陷至蓄水位附近;没有观察到明显的堆石滚落现象。试验揭示的破坏现象说明,需要对坝顶处的堆石料进行加固,避免心墙暴露。