2020年, 第37卷, 第10期　
刊出日期：2020-10-01

  

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  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 0-0.

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专家特约稿
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  数值流形法覆盖系统并行生成算法研究

  张友良, 莫思阳

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 1-8. https://doi.org/10.11988/ckyyb.20191114

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  计算效率低是当前制约数值流形法应用于大型实际工程模拟的瓶颈问题,并行计算作为一种加速计算技术,能有效地提高数值流形法的计算效率。在串行算法基础上,系统研究了基于分布式内存编程模式的数值流形法覆盖系统和流形单元并行生成算法。首先,在分析并行算法与串行算法不同点和难点的基础上,采用区域分解算法实现并行任务分配,并提出覆盖系统并行生成主要步骤。采用临时规则粗网格形成负载均衡的子区域,提出相应子区域生成算法。其次,在深入分析数值流形法数学覆盖、物理覆盖和流形单元之间关系基础上,探讨并行算法中子区域覆盖系统生成的关键技术,以及物理覆盖和流形单元编号规则。然后,针对并行算法提出了建立覆盖系统界面信息算法,为数值流形法并行计算过程中通讯和数据交换提供支持。最后,在覆盖系统并行生成算法基础上,采用C++面向对象编程技术开发了相应程序。2个算例结果验证了算法正确性和有效性,为后续并行模拟提供了前处理器。
江湖泥沙与治理
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  三峡水库淤积排沙及河型转化规律

  金中武, 任实, 吴华莉, 朱帅, 王玉璇, 李秋荔

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 9-15. https://doi.org/10.11988/ckyyb.201909107

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  三峡水库泥沙排沙在其论证和运行阶段一直是关注的热点问题。根据上游来水来沙、实测固定断面和河床质地取样等资料,分析了三峡水库运用以来进出库水沙变化、总体淤积和排沙规律、沿程淤积规律、河型转化规律等,并将初步设计论证研究成果与其他成果进行了对比分析。研究成果表明:三峡水库运用后,入库年径流量与建库前变化不大,但年输沙量锐减60%,来沙减少的趋势仍将持续;三峡水库平均年库容损失率为0.3%,在世界范围内是非常低的,可确保水库长期使用;三峡水库的年淤积量与入库沙量基本呈线性关系,汛期蓄水位越高则其斜率越大;三峡库尾河段总体呈冲刷状态,泥沙主要淤积在常年回水区,尤其在河道开阔断面;部分分汊河道发生了河型转化,淤积后河道总体朝单一、归顺方向发展。研究成果可为三峡水库运行管理和研究提供支撑,也为同类型水库决策提供参考。
水资源与环境
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  洱海典型小流域丰水期农业面源氮污染来源解析

  潘雄, 林莉, 董磊, 谢玲娴, 黄华伟, 陈进

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 16-20. https://doi.org/10.11988/ckyyb.201908367

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  农业面源污染是近年来导致洱海水质不断恶化的主要因素。选取洱海地区典型小流域,分析了林地、耕地以及居民区地表径流中硝酸盐氮与铵态氮的氮、氧同位素特征,进而解析其来源。结果表明:林地径流中硝酸盐氮来源于大气降雨和土壤的比例分别为8.53%和91.47%,铵态氮来源于大气降雨和土壤的比例分别为19.78%和80.22%;耕地径流中硝酸盐氮来源于大气降雨、土壤和化肥的比例分别为5.90%,68.76%,25.34%,铵态氮则主要来源于土壤;居民区径流中硝酸盐氮来自于大气降雨、生活污水和动物粪便的比例分别为3.32%,55.42%,41.26%,铵态氮则主要来源于生活污水与动物粪便。研究成果为控制洱海流域农业面源污染提供了有效途径。
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  ARIMA-SVR组合方法在水质预测中的应用

  罗学科, 何云霄, 刘鹏, 李文

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 21-27. https://doi.org/10.11988/ckyyb.201908087

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  针对复杂水域水质变化机理难以掌握、水质预测建模困难且预测精度低的问题,将时间序列分析方法与机器学习方法引入水质预测领域,提出了基于差分自回归移动平均(ARIMA)与支持向量回归(SVR)组合模型的水质预测方法。数据经过预处理后先由ARIMA模型对其进行线性拟合,然后通过SVR模型预测残差以补偿其中的非线性变化。选择巢湖水域2004—2015年间的pH和溶解氧监测数据作为试验样本,通过Hodrick-Prescott(HP)滤波方法分析,结果表明2组数据具有不同的趋势特性和波动特性。根据精度评价指标对比分析模型的预测效果,结果表明组合模型预测精度显著提高,pH和溶解氧预测值与观测值间的相关系数均达到了0.99,均方根误差分别为0.20和0.61,平均绝对百分比误差分别为2.2%和6.6%。本研究所建立的组合预测方法具有较高的预测精度和较强的泛化能力,适用于复杂水域的水质预测。
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  长江流域气象干旱演变特征及未来变化趋势预估

  刘君龙, 袁喆, 许继军, 刘雁翼, 程卫帅, 田承伟, 苗恒录

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 28-36. https://doi.org/10.11988/ckyyb.201908306

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  基于长江流域及周边范围在内的318个气象站点1956—2018年的实测资料和CMIP5全球气候模式在3种RCPs情景下的预估数据,以标准化降水蒸散发指数作为干旱等级的划分指标,对流域历史气象干旱时空演变特征进行了分析,并预估了流域未来不同排放情景下的气象干旱时空变化趋势。结果表明:①近60 a,流域干旱率年际变化较大,平均干旱率为18.21%。从年代变化来看,近20 a干旱影响范围普遍较大;干旱频发地区主要位于岷江流域,干旱次数呈从上游向下游递减的趋势;高强度的干旱多发生于金沙江中下游地区和成都平原地区,平均场次干旱强度也呈从上游向下游递减的趋势;②在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下,2020—2050年长江流域多年平均干旱面积分别为74.1万km²、75.7万km²和126.4万km²;流域上、中、下游干旱频次多年平均值分别为1.1~1.2次/a、1.0~1.1次/a、1.0~1.1次/a。预估时段内上、中、下游干旱频次较历史时段分别增加38.4%~50.7%,33.7%~45.3%和32.6%~49.6%;预估时段内上、中、下游干旱强度多年平均值分别为-1.68,-1.64,-1.60,与历史时段差别不大。研究结果可为相关部门制订科学合理的干旱灾害防范措施和对策提供科学依据。
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  考虑随机来水的水电站中长期发电调度多重风险分析

  钟文杰, 陈璐, 周建中, 仇红亚, 黄康迪

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 37-44. https://doi.org/10.11988/ckyyb.201908194

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  为了分析来水不确定性导致的水电站发电风险,构建了日径流随机模拟模型,模拟生成了长系列径流序列,建立常规调度和优化调度模型,并将模拟径流序列作为输入驱动调度模型。以年均发电量、发电稳定性、弃水量、发电保证率、蓄满率为主要风险指标,建立了发电风险分析的指标体系。在此基础上,以三峡水库作为调度模型的研究实例,比较了常规调度和优化调度的风险水平。结果表明:优化调度较常规调度年发电量增加约5%;信息熵结果显示优化调度模型不确定性较小,更加稳定;优化调度弃水量约为常规调度的50%,且优化调度降低了出力破坏风险。文中给出的优化调度模型所得调度过程在经济效益及风险控制方面都有较优的表现。
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  总溶解气体过饱和对胭脂鱼耐受性和回避性的影响现场试验

  冯翠霞, 李娜, 袁佺, 刘晓庆, 杨耀, 施浩然

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 45-50. https://doi.org/10.11988/ckyyb.201906920

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  为真实反映水电工程天然河道中总溶解气体(Total Dissolved Gas, TDG)过饱和对鱼类影响的实际情况,选用胭脂鱼幼鱼和成鱼作为研究对象,开展大坝泄洪期间总溶解气体过饱和对鱼类影响的现场暴露试验,探究不同水深条件下鱼类对总溶解气体过饱和的水体耐受性和回避特性。结果表明:天然河道中,TDG饱和度为115%~117%时,胭脂鱼幼鱼在0~0.3,0.3~1.3,1.3~2.3,0~2.3 m 4个水层死亡率分别为42.5%,30%,7.5%,15%;低TDG饱和度水体也可导致胭脂鱼幼鱼死亡。但随着水深的增加,死亡率呈明显下降趋势,说明补偿水深能有效缓解TDG过饱和水体对胭脂鱼幼鱼的伤害。此外,研究结果也表明胭脂鱼幼鱼具有利用补偿水深来回避TDG过饱和伤害的能力;而胭脂鱼成鱼利用补偿水深逃避TDG过饱和伤害的行为并不明显。研究结果可为鱼类保护措施的制定提供参考依据。
水土保持与生态建设
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  赣江流域1986—2015年降雨侵蚀力时空变化特征

  鲁向晖, 张海娜, 白桦, 陈章诚, 李阳

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 51-58. https://doi.org/10.11988/ckyyb.201908418

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  降雨侵蚀力反映了降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,是评价区域土壤侵蚀风险的重要指标。基于赣江流域及其周边27个气象站点1986—2015年逐日降雨量资料,利用Mann-Kendall法、累积距平法及Kriging插值法,对赣江流域降雨侵蚀力时空变化特征进行了研究。结果表明:赣江流域近30 a降雨侵蚀力的平均值为9 824.55 MJ·mm/(hm²·h),2002年达到最大值13 234.72 MJ·mm/(hm²·h),2003年最小,为6 769.16 MJ·mm/(hm²·h),降雨侵蚀力与降雨量变化过程基本一致,相关系数达到0.965(P<0.01)。赣江流域近30 a降雨侵蚀力总体上表现为不显著的增长趋势,在吉安、井冈山、遂川地区存在一个高值中心,增长趋势明显;赣江流域四季、汛期、非汛期降雨侵蚀力变化趋势均不显著,但高、低值中心不尽相同。研究成果将有助于进一步探讨赣江流域土壤侵蚀的形成以及演替过程、土壤侵蚀危险性评定及制定科学的土壤侵蚀防治措施。
工程安全与灾害防治
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  GPR技术在南水北调工程坝体渗漏探测中的应用

  许献磊, 孙帅航, 孙明浩, 郝丽生

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 59-63. https://doi.org/10.11988/ckyyb.201908483

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  坝体渗漏严重威胁着堤坝结构安全。针对探地雷达(GPR)技术在堤坝结构安全探测中存在的因电磁波衰减造成探测深度浅、精度低的问题,提出了一种天线中心频率为50 MHz增强型低频组合天线技术,通过双发双收设计提高天线的发射效率并增强GPR深部探测能力。应用该技术进行的南水北调工程坝体渗漏探测试验,结果表明:与常规雷达天线相比,该增强型低频组合天线可有效增强深部探测能力,在含水量较大的坝体环境下有效探测深度达到25 m,实现了富水区域及渗流通道的探测。本技术为堤坝安全治理提供了数据支撑。
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  基于LSTM-Arima的大坝变形组合预测模型及其应用

  胡安玉, 包腾飞, 杨晨蕾, 张静缨

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 64-68. https://doi.org/10.11988/ckyyb.201908315

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  大坝变形是水压、温度等多种因素综合作用的结果,变形监测数据是非平稳非线性的时间序列,并且在时间维度上具有关联性。为充分挖掘变形监测数据在长短时间跨度上的关联性,提出了应用长短期记忆网络(LSTM)预测大坝变形的方法。为进一步提升预测精度,利用自回归差分移动平均模型(Arima)对预测残差进行误差修正,从而建立基于LSTM-Arima的大坝变形组合预测模型。以某混凝土重力坝为例,将组合模型的预测结果与Arima模型、支持向量机(SVM)的预测结果进行对比分析。结果表明LSTM-Arima的预测结果优于Arima模型和SVM的预测结果,LSTM-Arima的均方根误差(RMSE) 比Arima模型和SVM分别降低了40.65%和59.00%,平均绝对误差(MAE)分别降低了35.49%和55.60%,表明LSTM-Arima模型具有较高的预测精度。研究成果对于更精确地开展大坝变形预测有一定参考价值。
水力学
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  孔口出流气泡运动特性数值模拟

  鲁天龙, 翟建国, 程永舟, 吕行, 黄筱云

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 69-75. https://doi.org/10.11988/ckyyb.201908525

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  为了研究连续供气条件下,气泡运动特性与孔口进气速度、孔口直径的关系,对孔口出流气泡在静水中上升运动过程进行了研究,采用OpenFoam开源程序计算得到的静水中气泡上升运动模拟结果与试验结果吻合较好。通过改变孔口进气速度、孔口直径,分析了气泡的脱离时间和脱离直径,对比了初始球型气泡与孔口出流气泡的上升运动差异,提出可将相对速度B用于描述初始气泡终速度与孔口进气速度的关系,并采用不同无量纲参数对气泡运动相对速度进行了预测。结果表明:We数及Re数对气泡运动相对速度B的预测效果较好,气泡初始状态对气泡运动轨迹影响较大。研究成果进一步丰富了气泡运动相关领域的成果,为下一步精细刻画气泡复杂运动开创了思路。
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  支管管径变化对枝状管网水锤压力的影响

  石喜, 陶虎, 柴媛媛, 李露

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 76-81. https://doi.org/10.11988/ckyyb.201909431

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  随着节水管网技术的大力推广, 管网水锤问题变得日益突出。为了探讨管网中支管管径变化对管网水锤压力的影响, 采用Pipenet软件对带有一个分支管的枝状管网在支管球阀突然关闭(工况1)和直管球阀关闭(工况2)2种操作工况下的水锤压力波动进行了数值计算, 支管型号分别取DN110、 DN90、 DN75、 DN63和DN50共5种; 并采用理论方法分析了2种工况下最大水锤压力的变化规律。结果表明: 随着支管管径的减小, 2种工况下各自阀门处产生的最大水锤压力和管网水锤压力均呈增大的趋势, 相比之下支管管径减小对工况1时的影响更大。理论分析表明工况1时最大水锤压力随支管管径减小而增大的主要原因是支管流速的增大; 工况2时最大水锤压力随支管管径减小而增大的主要原因是反射回的降压波逐渐减小。研究成果可以为管网设计提供参考。
岩土工程
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  冰水沉积粉质黏土非饱和强度特征与细观机理研究

  冯文凯, 白慧林, 孟睿, 李坤, 欧文

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 82-88. https://doi.org/10.11988/ckyyb.201905405

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  为弥补当前对非饱和粉质黏土细观结构研究的欠缺,基于Fredlund双应力变量理论、Fredlund-Xing土-水特征模型,通过室内试验从细观结构、矿物成分至非饱和力学特性方面展开对冰水沉积粉质黏土的系统研究,查明非饱和抗剪强度及参数变化特征,深入分析细观作用机理。研究表明:冰水沉积粉质黏土非饱和抗剪强度随基质吸力增大而提高,增长速率逐渐降低,内摩擦角φ′与含水率构成对数函数关系,内聚力c_total1具有峰值特征,峰值点含水率约为10.24%。土中的矿物组分遇水发生的水解、离子置换等作用对土体结构造成较大影响,在低基质吸力条件下造成宏观非饱和抗剪强度的损伤,根据其作用特征将非饱和抗剪强度随基质吸力的变化过程划分为3个阶段,建立了适用于冰水沉积粉质黏土的三维破坏包络面的概化模型。与此同时,分析发现材料参数φ^b在低基质吸力段并不为常数,以某一初始值逐渐减小,变化曲线呈反“S”形,最终无限趋近于0。
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  不同颗粒级配柱体堆积范围研究

  黄波林, 张全, 王健, 罗朝林, 陈小婷

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 89-95. https://doi.org/10.11988/ckyyb.201907635

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  碎屑流具有冲程远、危害范围大等特性,难以进行有效预测防范。颗粒级配被认为是影响碎屑流运动距离的重要因素之一。开展了一系列基于单面临空不同颗粒级配颗粒柱体崩塌运动的物理模型试验研究。结果表明:颗粒柱体崩塌后,颗粒运动斜向箱体外,水平板上的颗粒运动呈放射状,堆积平面形式为圆形态,颗粒静止轮廓可分别用抛物线、圆的方程拟合,效果较好;颗粒类型相同时,随着颗粒柱体高度的增加,崩塌后颗粒堆积成圆形态的圆心位置有沿着y轴向前移动趋势;颗粒柱体高度相同时,小颗粒的运动距离比大颗粒的运动距离远;颗粒粒径小时,松散堆积区范围小,颗粒的影响区域为密集堆积区范围;反之,颗粒的影响区域为密集堆积区范围+松散堆积区范围。试验研究成果对预测碎屑流堆积区范围具有一定的参考价值。
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  单轴压缩下三维裂纹扩展机理试验与离散元分析

  李勇, 蔡卫兵, 李邦翔, 朱维申

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 96-102. https://doi.org/10.11988/ckyyb.2019019409

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  为了加强对三维裂纹扩展机理的认识,采用一种脆度良好的树脂材料制作含预制三维双裂隙的试样,并基于离散元理论,研究在单轴压缩条件下平行双裂隙的扩展、搭接和贯通机理,同时设置测量圆来监测在不同加载阶段模型的应力场变化。研究结果表明:预制裂隙长轴端部C1-E和C2-W萌生的翼裂纹沿垂直裂隙平面方向扩展至一定长度后会保持长时间不变,直到应力达到峰值附近才继续沿着最大主应力方向扩展;在峰值应力附近时,预制裂隙端部C1-W和C2-W的花瓣状翼裂纹和反翼裂纹才相互搭接贯通形成空间卷曲面;随着轴向应力增加至峰值附近,最大主应力主要分布在远离预制裂隙的区域,而压应力却集中在预制裂隙中心区域,因此抑制了翼裂纹的进一步扩展;最大压应力和切应力随着应变增加而增加,最大拉应力却在峰值应力附近发生了跌落,说明在加载后期,裂纹扩展主要受压剪作用力控制。
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  石灰改良膨胀土重塑后抗剪强度特性及应用

  边加敏

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 103-109. https://doi.org/10.11988/ckyyb.2019097309

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  为研究石灰改良膨胀土重塑后的抗剪强度性能,进行了素土、石灰改良膨胀土及重塑石灰改良膨胀土3种土体在0,12.5,25,50,75,100,150 kPa下的直剪(快剪)试验。试验结果显示,重塑石灰改良膨胀土各上覆压力下的抗剪强度均低于石灰改良膨胀土而大于素土。采用《公路土工试验规程》(JTG E40—2007)拟合土体的抗剪强度时,素土在低应力下的偏差最大,而石灰改良膨胀土最小,采用双直线法拟合时各应力段的抗剪强度值偏差最小。重塑石灰改良膨胀土的抗剪强度劣化系数随着上覆压力的增大而减小,且呈明显的2段。当上覆压力<25 kPa时,上覆压力对于土体性能劣化系数影响较大;当上覆压力>25 kPa时,抗剪强度性能劣化系数随着上覆荷载的增大而减小的幅度逐渐减小。重塑后石灰改良膨胀土土体的黏聚力大于素土而小于石灰改良膨胀土,内摩擦角大于素土及石灰改良膨胀土。从试验结论来看,在素土强度满足路堤填芯的情况下,重塑后的石灰改良弱膨胀土可以直接用于路堤填芯;但用于路堤表面填筑时,需要再改良。
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  天然黄土节理水流入渗试验及数值模拟

  刘小军, 范金月, 崔瀚霆, 孔庆

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 110-116. https://doi.org/10.11988/ckyyb.2019066924

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  节理广泛存在于黄土地区,是分割黄土的结构弱面和水流入渗优势通道,目前对其工程特性尤其是水流入渗规律的研究较少。首先通过模型试验分析典型含单节理黄土的水流入渗分布及范围,然后采用SEEP/W数值模拟软件,根据模型试验结果,利用非饱和渗流理论结合数值分析的方法得到典型节理宽度为0.41,0.8,1.24 mm的黄土体的等效饱和渗透系数分别为1.5×10^-4,1.67×10^-4,1.83×10^-4 cm/s,最后研究了节理对水分场分布的影响及节理数量、节理间距等对入渗范围的影响规律。结果表明,节理对黄土水分场有较大影响,湿润区深度随节理数量的增加而大幅增加;随节理间距的增大,节理对水流入渗深度的影响逐渐消失,而湿润区宽度受节理间距的影响较小。研究成果对黄土节理渗流规律研究、含节理隧道及地下工程稳定性评价、控制水土流失等具有重要意义。
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  高陡边坡卸荷岩体群锚效应试验研究

  宋崔蓉, 李正兵, 张引

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 117-124. https://doi.org/10.11988/ckyyb.2019077224

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  锦屏一级水电站左岸高陡边坡卸荷岩体采用压力分散型无黏结预应力锚索作为主要支护方式,由于锚索吨位大、间距小,卸荷岩体在锚固力作用下出现较大压缩变形,相邻锚索相互影响导致锚固预应力损失,群锚效应显著。为研究卸荷岩体中的群锚效应,根据相似理论制作了卸荷岩体相似材料模型,进行了群锚加固物理模型试验,结合试验数据和Mindlin解分析了岩体的位移、变形、锚固力叠加效应及锚索预应力损失。研究结果表明卸荷岩体中的群锚效应主要包括:①锚索引起的应力叠加对卸荷岩体具有显著的压缩效应;②锚索张拉造成邻近锚索的预应力损失。最后通过试验分析和理论推导得出了群锚作用下岩体的位移及锚索预应力损失率的计算方法。研究认为,合理设置锚索间距和适当增加锚索长度能有效地减小群锚效应造成的锚索预应力损失,并在实际工程中得到了验证。
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  土石混合体中抗滑桩抗滑力计算方法

  李兴民, 于洋, 孙红月, 汪柱, 章铭

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 125-130. https://doi.org/10.11988/ckyyb.2019075636

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  抗滑桩是加固堆积层滑坡的主要工程措施之一,其与滑坡体的相互作用力决定了滑坡加固效果。堆积层滑坡多由土石混合体构成,为计算土石混合体中抗滑桩的抗滑力,引入土石混合体宏观抗剪强度指标评价模型,基于桩间土拱效应,构建了考虑块石体积含量(含石量)及休止角的抗滑力计算方法,并提出土石混合体中抗滑桩抗滑力的计算流程。针对20%~45%含石量和25°~40°休止角的土石混合体研究发现,土石混合体中抗滑桩提供的抗滑力并不总是大于纯土体中抗滑桩提供的抗滑力,其相对关系取决于块石的含石量与休止角的数值,并且存在明显的分界线。通过与数值模拟结果对比,验证了本文抗滑力计算方法的合理性,为堆积层滑坡中抗滑桩抗滑力的初步计算提供了一种可行的方法。
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  深色有机掺合料加快尾矿泥浆排水蒸发研究

  何良杰, 何浩松, 谭康豪, 覃英宏

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 131-136. https://doi.org/10.11988/ckyyb.2019067236

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  针对高含水率尾矿泥浆对坝体产生危害以及污染环境等问题,通过添加深色有机物掺合料改变泥浆表面对太阳辐射量的吸收来提高尾矿泥浆蒸发速率,实现加快尾矿泥浆蒸发固结的目的。选取木炭屑、草木灰2种常见的深色有机物作为掺合料,通过理论分析和试验观测对比天然尾矿泥浆表面水分蒸发固结过程发现:木炭屑和草木灰均能提高尾矿泥浆蒸发速率,比不加掺合料的天然泥浆蒸发完成时间分别提前了32 h和24 h,同时减少了残余含水率18.8%和16.5%;木炭屑和草木灰在尾矿泥浆表面吸收更多的太阳辐射,其底部温度比天然泥浆样品高出8~12 ℃,从而促进泥浆的水分蒸发。深色有机掺合料能提高尾矿泥浆的固结程度,大大降低尾矿泥浆流动性,从而提高尾矿库的安全性能,是一种潜在的绿色环保尾矿泥浆排水方法。
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  丙三醇水溶液对粉质黏土渗透性的影响

  潘雪瑛, 张芹, 蒋仕清, 马慧龙, 于明波

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 137-141. https://doi.org/10.11988/ckyyb.2019068341

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  黏性土的低渗透性使其在工程中常用来阻滞污染物的迁移,但有机溶剂会显著增加黏性土的渗透性,从而使屏障作用失效。为了研究有机溶液的介电常数和黏度对渗透性的影响,以粉质黏土为对象,开展不同质量分数丙三醇水溶液的界限含水率和渗透试验。试验结果表明,随着丙三醇水溶液质量分数增加,液限和塑限增大,而渗透系数先增加后减小;土体的渗透性与微观孔隙结构分布和流体特性有关,当丙三醇水溶液质量分数<40%时渗透性受土体组构控制,质量分数超过40%后渗透性受黏度控制;此外,土体的固有渗透率随着质量分数的增加先升高后降低,黏度增加导致了固有渗透率的降低。研究成果表明对于水溶性有机溶剂,需要考虑黏度变化对渗透性的影响。
水工结构与材料
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  高应力等幅循环加载对橡胶混凝土力学及变形特性的影响

  庞建勇, 陈宇, 黄鑫, 刘光程, 黄金坤

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 142-148. https://doi.org/10.11988/ckyyb.2019087548

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  为研究橡胶混凝土在反复荷载条件下的力学及变形特性变化,对5组(橡胶掺量为0%,5%,10%,15%,20%)30个混凝土试件进行50次高应力等幅循环加载和单轴压缩试验,分析不同橡胶掺量的混凝土循环加载前后单轴力学特性变化及循环加载过程中的变形情况。结果表明:随橡胶掺量增加,试件峰值应力、弹性模量随之下降,峰值应变增加;循环加载过程中,橡胶混凝土(RC)的总应变、弹性应变、塑性应变曲线均显著高于普通混凝土(NC),但相对应变极差小于NC,表现出较好的延展性和稳定性;循环加载处理后,NC峰值应力和弹性模量劣化程度最大分别达到11.0%和36.8%,RC对应指标的劣化程度随橡胶掺量增加而减小;采用功效系数分析综合评价各组混凝土力学性能,顺序为RC-1>RC-2>RC-4>RC-3>NC,得到橡胶最佳掺量为5%~10%。研究成果可为橡胶混凝土在工程中的应用提供理论依据。
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  基于改进集对分析的混凝土再生粗骨料质量评价方法

  柴乃杰, 陶李培, 李翔

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 149-155. https://doi.org/10.11988/ckyyb.2018070155

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  为科学合理地评价再生混凝土粗骨料整体质量等级,提出了基于改进集对分析的再生粗骨料质量等级评价模型。首先参考《混凝土可再生粗骨料标准》(GB/T 25177—2010),选取表观密度等7项因子建立再生粗骨料质量分级的评价指标体系,并确定指标分级标准。然后利用原创联系度可展性对传统集对分析同异反联系度进行修正,构建基于改进集对分析的数学模型,计算单指标优劣等级的同异反联系度的优化值;再结合模糊综合评价理论,以及由熵权法与超标倍数法所确定的指标综合权重,实现对再生粗骨料整体质量的优劣趋同程度进行评价。最后,以某文献中5批再生粗骨料样本为例,运用改进集对分析法进行综合评价。结果表明改进集对分析方法不仅能在初步界定各再生粗骨料样本隶属于2个等级区间范围的基础上,进一步地反映出更偏向某一侧,而且不同等级间的联系度差异效果明显。
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  改性MgO膨胀剂对水泥浆体流动度和膨胀性能的影响

  刘春

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 156-160. https://doi.org/10.11988/ckyyb.2019085560

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  为了改善MgO膨胀剂(MgO expansive agent,简称MEA)对混凝土流动性的不利影响和延缓氧化镁混凝土的膨胀时间,采用十八碳不饱和脂肪酸对MEA进行表面改性,测试了改性MEA的活性指数、孔结构和水化热等特性,并通过测定掺改性MEA的水泥浆体的流动度和膨胀性能来评价其改性效果。结果表明:MEA经过表面改性后,其活性指数增大,孔结构被细化,水化放热时间有所延迟;改性MEA可明显降低MEA水泥浆体的流动度经时损失,并有效地延缓MEA水泥浆体的膨胀时间,提高其后期膨胀量。研究成果可为表面改性MEA在大体积混凝土中的应用提供参考。
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  外掺MgO混凝土自生体积变形反正切曲线模型参数计算式的改进

  陈荣妃, 陈昌礼

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 161-164. https://doi.org/10.11988/ckyyb.2019070464

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  根据近年来MgO混凝土研究与应用的新发现,对外掺MgO混凝土自生体积变形反正切曲线模型的参数计算式进行改进,将外掺MgO混凝土在龄期90 d的自生体积膨胀量特征值ε₉₀改进为以混凝土在龄期180 d的自生体积膨胀量ε₁₈₀为特征值。结果表明:利用改进后的参数计算式计算的外掺MgO混凝土自生体积变形,在龄期150 d以后的拟合值与实测值更加接近,偏差率一般为2%～7%,甚至<1%;极限膨胀量减少4×10^-6～7×10^-6,与实际也更加接近。改进的计算式可供广大工程技术人员和科研人员参考。
川藏铁路横断山区山地灾害分析专栏
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  川藏铁路宋家沟泥石流发育特征及危险性分析

  徐正宣, 袁东, 刘志军, 柳金峰, 游勇

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 165-170. https://doi.org/10.11988/ckyyb.2020045576

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  宋家沟为一条活跃的泥石流沟,该沟历史上曾爆发过较大规模泥石流灾害,对沟口新建川藏铁路升航大桥构成潜在威胁。通过区域资料收集、遥感解译技术、野外地质调查、室内实验分析与参数计算等综合手段,在研究泥石流的发育特征及形成条件的基础上,评价其危险性,针对泥石流对铁路工程的影响,给出防治建议。研究结果表明:宋家沟流域内泥石流的松散固体物质来源的类型主要包括坡面及冲沟物源、崩塌物源、工程弃渣物源和沟道物源;宋家沟泥石流活动处于发展期,泥石流的危险度属于中度危险,与实际调查结果一致。研究成果可为新建川藏铁路类似工程的防灾减灾提供借鉴。
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  高寒小流域措普沟山洪风险分析

  陈华勇, 蒋良文, 游勇, 王科, 张广泽, 王涛

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 171-176. https://doi.org/10.11988/ckyyb.2019152376

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  已有山洪泥石流灾害的风险评估主要针对暴雨或者冰川融水激发条件下的风险评估,而当高寒山区流域源头存在冰湖发育时,如何考虑冰湖对下游铁路、公路等线性工程影响的研究并不多见。以巴塘县措普沟及其支沟上游绒伊措冰湖为例,在分析冰湖孕灾环境背景的基础上,通过遥感解译和详细的野外调查,获得了绒伊措冰湖几何参数与沟道断面特征参数;结合坝体结构与物质组成特征,分析了坝体结构的稳定性;依据措普流域水文计算成果,评估了山洪对拟建铁路的影响。研究表明:绒伊措冰湖坝体由坚硬的花岗岩组成,坝体完整性好,在不考虑高烈度地震等极端条件下,绒伊措冰湖坝体稳定性较好,发生溃决的可能性较小,绒伊措冰湖对下游拟建铁路的影响小;在考虑P=1%设计频率暴雨与冰川融水情景下,措普流域山洪洪峰流量为448 m³/s,桥位所处断面的平均流速2.75 m/s,水深4.62 m,与铁路梁底的高差为53.89 m,对铁路线路安全不构成威胁。
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  川藏铁路山地灾害信息化管理平台及其应用

  邹强, 蒋良文, 游勇, 王栋, 蒋虎, 张广泽

  raybet体育在线 院报. 2020, 37(10): 177-182. https://doi.org/10.11988/ckyyb.2019158382

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  以川藏铁路沿线泥石流、滑坡、崩塌、溜砂坡等山地灾害的调查结果为基础,分析孕灾环境条件及山地灾害特征,开展面向服务的山地灾害综合数据库及信息平台开发方法研究。结合地理信息系统、遥感和数据库技术,构建川藏铁路山地灾害成灾环境数据库与灾害专题数据库,成功实现多源多维山地灾害信息的统一标准与有效管理。利用面向服务的COM组件式独立开发方法,建立基于ArcEngine的川藏铁路山地灾害数据管理系统,实现山地灾害的数据采集与质量控制、动态更新与空间检索、灾害评估与专题制图等,生成灾害数据开发产品,为铁路工程线路选定线设计以及制定减灾规划提供山地灾害基础信息支持,也为进一步建立交通干线工程数字减灾系统提供科学参考。