观音岩水电站碾压混凝土配合比设计及性能试验研究

观音岩水电站大坝碾压混凝土主要是在丽江中热水泥中掺麻地湾磨细灰渣,对C_(180)15W_(90)6F_(90)100三级配碾压混凝土和C_(180)20W_(90)8F_(90)100二、三级配碾压混凝土进行配合比设计及其性能试验研究,对比分析90 d和180 d两种设计龄期混凝土的强度、热学、变形和耐久性等性能。在保证设计性能(强度、抗渗等级及抗冻等级)要求的基础上使碾压混凝土成本大大降低。由于加大了灰渣的掺量,碾压混凝土的绝热温升极大降低,由此引发的温度应力将得到有效控制;混凝土早期弹性模量、干缩、自生体积变形均较低,后期的强度和极限拉伸值等较高,碾压混凝土的抗裂性能和整体服役性能得到提高。

渭北黄土台塬灌区雨水资源化的途径

渭北黄土台塬,地处渭河北岸的黄土高原边缘区,年均降水量仅为400 mm,而且时空分布不均,汛期时雨水集中且多暴雨,易造成洪涝灾害,雨水资源大部分被流失掉。冬春季节,干燥少雨,造成灌区用水紧张。该地区雨水资源化的途径主要有雨水汇流集蓄和坡田改造等工程措施,以此充分利用雨水资源,加强雨水资源的季节调控,对缓解灌区用水危机具有十分重要的意义。

构皮滩水电站水力系统过渡过程整体模型试验

根据水电站水力过渡过程物理模型相似率,建立了构皮滩水电站带模型机组和模型调速器的整体物理试验模型,通过大波动、小波动和水力干扰过渡过程试验,得到了详细的水锤压力、调压室涌波、小波动和水力干扰特性参数,为工程设计提供了可靠依据。

面板混凝土补偿收缩与纤维增强的阻裂试验研究

本文采用在混凝土中掺入补偿收缩剂和有机纤维复合改性的方式,通过试验得到改性后面板混凝土的力学强度、干缩变形以及自身体积变形性能等;结果表明,纤维和补偿收缩剂复合改性技术可以显著地降低混凝土的收缩变形,提高抗裂性能。

单戗堤立堵截流龙口的水力特性试验研究

在水利水电工程截流过程中,截流龙口的局部落差、龙口水流流速、龙口水深以及龙口单宽流量等水力参数直接决定截流的难度。本文针对非对称和水流比降大的河道截流,采用物理模型试验方法,观测分析截流进占方式、龙口位置与龙口水流流态及其水力参数的关系,比较不同截流进占方式对水力参数的影响,给出单戗立堵截流龙口局部水力参数与截流困难程度之间的联系及其变化特性,为单戗堤立堵截流的计算分析和工程设计提供参考。

锦屏二级水电站引水隧洞爆破开挖损伤特性研究

爆破开挖导致的围岩损伤是围岩稳定性的重要影响因素。采用数值分析及现场检测的方法研究了锦屏二级引水隧洞岩体爆破开挖损伤特性。数值模拟结果表明,引水隧洞开挖引起的围岩应力重分布是围岩损伤的主要原因,爆炸荷载和应力重分布的耦合作用将增大引水隧洞围岩损伤区范围,增大的损伤深度可达1.5 m,考虑开挖荷载瞬态卸荷动态损伤效应的损伤区范围最大,较单独考虑围岩地应力准静态重分布所导致的损伤深度可增大1.9 m,平均损伤深度增大近1倍。现场检测成果较好地验证了数值模拟结果,表明爆破开挖可显著增大围岩的损伤范围。锦屏二级水电站引水隧洞开挖过程中,不可忽视爆炸荷载及开挖瞬态卸荷对围岩的损伤作用。

抽水蓄能电站进出水口模型试验

通过分析国内几座抽水蓄能电站设计和模型试验成果资料,在满足发电和抽水两种工况运行时的水力参数和水流状态的进出水口布置形式的基础上,总结出抽水蓄能电站进出水口模型设计、流速分布与流量分配、拦污栅模拟和水头损失规律,并提出改善库盆流态和防止漩涡的工程措施和非工程措施,可供设计时参考.

桥梁工程阻水比与河道水位关系初探

针对不同类型的概化河道和天然河道地形,结合桥墩布置方式和边坡系数的不同组合,对桥梁工程阻水比与河道水位变化之间的内在联系进行初步探讨和研究。结果表明:桥梁工程阻水比与河道水位(f/F-Z)之间的变化关系由桥墩阻水面积增幅Δf与河道过流面积增幅ΔF两者的比值随水位Z升高时的整体变化趋势决定,而Δf与ΔF何者占优同桥墩布置方式及边坡系数两者的综合影响密切相关。位于主河槽内的桥墩权重比例占优,f/F-Z呈反比关系;位于滩地的桥墩权重比例占优,f/F-Z呈正比关系;两者权重比例相当则分段呈单调递增或递减趋势。相同桥墩布置方式下,边坡越缓,f/F-Z越趋于反比;反之,越趋于正比。

均质土岸坡崩塌与河床冲淤交互过程试验

在弯道水槽中展开系列试验,研究水力冲刷过程中均质土岸坡冲刷崩塌输移与河床冲淤过程及其影响因素。该过程及变化特征可描述为：水下坡面侵蚀及坡脚淘刷导致岸坡失稳崩塌;暂时堆积在凹岸坡脚处的崩塌体加剧附近水流紊动程度利于其输运与分解;分解后较粗的颗粒随弯道螺旋流以推移质形式被输移至下游凸岸落淤,较细的颗粒大部分都随水流以悬移质形式被携带至下游出口;水流结构随岸坡及河床变形而调整;如此循环往复。试验成果进一步表明：冲刷状态下,试验材料黏性越小、近岸流速越大、作用时间越长,岸坡冲刷崩塌量及河床冲刷量都越大;同条件下岸坡冲刷崩塌总量大于河床冲刷总量,且河床相对冲刷率随岸坡冲刷崩塌量的增大而减小,数值范围为0.40~0.92。

水稻灌区水质净化效果试验研究

稻田排水中携带的大量氮、磷元素造成水稻灌区严重的农业面源污染。提出运用稻田节水灌溉-田间排水草沟-塘堰湿地-生态骨干排水沟"四道防线"系统净化稻田排水水质,在湖北漳河灌区进行了对此系统的净化效果试验。试验结果表明,"四道防线"模式下的各子系统不仅在单独环节具有消减污染物效果,而且每道防线子系统协同运行,综合系统对改善水稻灌区水环境效果显著,对总氮、总磷、铵态氮和硝态氮的消减分别为92.3%、82.8%、94.4%和64.6%。

溪洛渡水电站导流洞不同厚度衬砌混凝土通水冷却效果研究

针对隧洞衬砌混凝土温控防裂的问题,以溪洛渡水电站导流洞工程为例对于不同厚度的衬砌混凝土通水冷却的温控效果进行研究。结果表明,在地下衬砌混凝土工程中通水冷却是一种十分有效的温控措施,特别是厚度较大的衬砌结构的温控防裂效果十分明显,必须采取通水冷却才能达到防止早期温度裂缝的目的。但很薄的衬砌混凝土结构通水冷却效果不佳。该成果在溪洛渡水电站工程导流洞工程衬砌混凝土施工中得到应用,并取得良好的温控防裂效果。

U型堰进水口防涡墩试验研究

进水口漩涡是一种常见的水力学问题。以辽宁省清河分水口工程为研究背景,采用物理模型试验的方法,在大比尺为1/10的模型条件下对分流堰部位的进水口漩涡进行了重点试验研究。通过对原设计方案的相对临界淹没水深、速度与环量、进水口边界条件3个漩涡成因进行分析,从边界条件的角度出发提出了修改方案下边墙段的截弯取直、U型堰与防涡墩相结合的消涡方法。试验结果证明,修改方案不仅避免了进水口初始环量的产生,改善了整个分水口的水流流态,同时还优化了进口边界条件,显著地达到了消除进水口漩涡的目的。

冲刷过程中岸坡条件对塌岸淤床交互作用影响的试验研究

天然情况下,不同的岸坡坡度及岸坡土体组成将会共同影响岸坡稳定性及崩岸的发生。本文在弯道水槽中开展系列试验,分析不同的岸坡条件对岸坡稳定性以及崩塌体与河床交互作用所产生的影响。试验结果表明:岸坡崩塌及崩塌体的分解输移与近岸水流的紊动能关系密切。水流冲刷过程中岸坡破坏是水流淘刷岸坡坡脚、岸坡崩塌及崩塌体淤积坡脚并在河床上输移的反复循环过程,无论岸坡是黏性土组成还是非黏性土组成,坡脚附近河床并没有与崩塌土体发生掺混。在岸坡形态、河床组成及水力条件相同的情况下,黏性岸坡坡脚处河床冲刷量明显大于非黏性岸坡坡脚处河床冲刷量;黏性岸坡崩塌量小于非黏性岸坡崩塌量。在岸坡材料相近、河床组成及水力条件相同的情况下,较陡岸坡经水流淘刷后更易失稳,岸坡冲刷崩塌量及崩塌物质在河床上的淤积量明显大于较缓岸坡情况。研究结果初步揭示了不同岸坡条件对塌岸淤床交互作用的影响,可用于指导河道岸坡防护及河道整治规划。

河道边界条件对河型形成影响的概化试验研究

河道比降、床沙组成是河道边界条件中影响河型形成的最主要因素。通过概化模型试验对河道比降和床沙组成影响河型形成的规律进行了深入的研究。研究成果表明,在其他初始条件一样的情况下,不同比降对河型形成影响较大,随着比降增大,河槽宽深比增加,河道向不稳定河型方向发展。同样,在其他初始条件一样的情况下,不同床沙组成对河型形成也有影响,随着床沙粒径变细,河槽宽深比增加,河道向不稳定河型方向发展。这与我国大江大河所显示的规律是一致的。

泄洪洞窄缝燕尾组合挑坎试验研究

采用物理模型试验的方法,在综合考虑燕尾挑坎、窄缝挑坎2种消能工各自特点的基础上,针对长河坝水电站2#泄洪洞挑流水舌所必须达到的挑射效果,进行了窄缝燕尾新型组合挑坎的试验研究。从挑坎内部水流流态、出挑水舌形态以及下游消能防冲效果3个方面进行了燕尾挑坎、窄缝挑坎以及新型组合挑坎之间的对比试验。研究结果表明:新型的组合体型兼有燕尾挑坎与窄缝挑坎的优点,它在改善坎内水流流态、水舌形态、减轻下游河道冲刷方面起到了重要作用,同时也满足2#泄洪洞出挑水舌的限制要求。试验的研究成果可供类似工程参考。

混凝土含水裂隙中爆炸压力传播的模型试验研究

爆炸作用下含水裂隙中水压力的分布及传播特征对分析含水裂隙岩体初始裂纹扩展机制具有重要意义。通过含水裂隙的混凝土室内爆炸试验,测量了爆炸时含水裂隙中的水压力,分析了含水裂隙中水压力的荷载特性及传播特征,并研究了裂隙张开宽度及爆炸药量对水压力荷载的影响。试验研究结果表明:爆炸作用下含水裂隙中水压力时程分布呈多峰波动分布,水压力来源包括爆源通过水介质直接传递的荷载及通过混凝土间接传递的荷载,且在不同裂隙长度,荷载峰值主要来源不同;相同装药条件下,含水裂隙中水压力随距爆源距离增大而迅速衰减,裂隙中同一位置水压力大小与裂隙张开宽度呈负相关;混凝土室内爆炸试验含水裂隙中水击波所带能量频谱主要集中在7.8~62.5 kHz,是一种高频信号。随距爆源距离的增加,能量分布向低频集中;水击波频带能量分布特征受爆炸药量及裂隙张开宽度的影响。当量为4.5 g TNT(三硝基苯)乳化炸药装药相比8.1 g TNT乳化炸药装药爆炸时水击波高频信息更丰富;相同爆炸药量时,随混凝土中含水裂隙张开宽度的增加,水击波频带能量分布峰值呈现向中间频带移动的趋势。

牛粪液作用下的三种碳源反硝化试验研究

农业排水中的硝酸盐为地表水氮素污染的最主要来源之一,反硝化生物脱氮是一种具有应用前景的削减农业排水中硝酸盐浓度的技术手段,它需要外加碳源来维持持续的反硝化反应。本研究选用了易于获取的农业废弃物玉米芯、麦秸、木屑作为碳源。在反硝化体系中加入不同体积的牛粪液,利用牛粪液所含的木质纤维素降解菌群,促进3种碳源释放小分子有机物。结果表明,在不添加牛粪液的情况下,使用麦秸的反应体系具有最高的累积硝酸盐去除量,其余依次为使用玉米芯和木屑,牛粪液的加入能加强使用3种碳源的各反应体系对硝酸盐的去除。对固相物质分析表明,使用玉米芯和麦秸的反应体系虽然能去除更多的硝酸盐,但两碳源所含易降解成分较多,自身的降解程度也更高,对长期反硝化而言不利。

TBM滚刀破岩过程影响因素数值模拟研究

全断面岩石掘进机(TBM)的破岩效率主要受刀盘设计和岩体特征的影响。采用颗粒流方法建立了岩石试件与滚刀的数值模型,对TBM滚刀破岩过程的影响因素进行了分析。研究表明,单刃滚刀交替作用下强度较低的岩石中易形成规则的张拉裂纹而生成较大岩碴;强度较高的岩石中滚刀的侧向挤压促使形成块度较小的片状岩碴;双刃滚刀作用下岩石表面受到强烈挤压后出现较大的拉应力,使岩石更易破碎,且仅在强度较高的岩石中才易形成透镜状岩碴。滚刀破岩过程中存在能耗最小的最佳间距,该最佳间距随着岩石强度的增大而减小。滚刀破岩过程中,结构面对裂纹扩展具有显著的控制性作用,并阻隔损伤向结构面下的岩石中渗透;随着结构面与滚刀侵入方向夹角的减小,结构面将引导裂纹向岩石深部扩展,而当夹角较大时,结构面则会引导裂纹横向扩展,易导致大块岩碴的形成。

深埋隧洞爆破开挖扰动损伤效应的数值模拟

爆破开挖扰动是深埋隧洞损伤区孕育及演化的重要影响因素。根据隧洞岩体钻爆开挖过程分析了爆炸荷载及开挖荷载瞬态卸荷对岩体的扰动作用,基于LS-DYNA动力有限元程序,提出了利用施加节点反力模拟待开挖隧洞岩体的约束作用,通过控制节点反力的变化过程以模拟开挖荷载瞬态卸荷,采用爆炸荷载变化曲线模拟爆炸作用过程的爆破开挖扰动数值模拟方法,并利用该方法模拟分析了爆破开挖扰动对围岩的损伤效应,结果表明,应力重分布对围岩损伤最大,隧洞围岩损伤区主要由围岩初始应力重分布所导致,爆炸荷载作用将增大围岩损伤区范围,考虑开挖荷载瞬态卸荷作用的围岩损伤区最大,且地应力越高,开挖荷载瞬态卸荷作用对围岩的损伤效应越显著。

高烟囱爆破拆除倾倒折断力学分析

针对150m以上高烟囱在爆破拆除过程中频繁发生空中折断的现象,按照国内烟囱设计规范[1],选定相应烟囱结构设计参数,通过建立高耸钢筋混凝土烟囱在爆破拆除定向倾倒过程中的力学模型,推导了任一时刻烟囱任一截面的内力分布表达式和极限承载能力表达式,分析了其破坏机制。根据所受的荷载和承载能力对烟囱倾倒过程中是否会发生空中断裂进行了判断,结果表明,高度超过150m的钢筋混凝土烟囱在倾倒角度超过40°～60°后,均可能在离顶部约1/3烟囱高度处发生断裂。