潜堤上波流传播的完全非线性数值模拟

利用时域高阶边界元方法建立模拟波流混合作用的完全非线性数值水槽模型, 其中自由水面满足完全非线性自由水面条件. 采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面, 运用4阶Runge-Kutta方法更新下一时间步的波面和速度势. 为了减少计算域, 提高计算速度, 采用同时消除底面和侧面的镜像格林函数; 在每一时间步内, 对网格进行重新划分以避免由于网格运动变形而引起的数值不稳定问题. 对水流中淹没潜堤上的波浪变形在水槽中开展了物理模型试验, 并把试验结果和数值结果进行了对比, 吻合得很好. 进一步研究了水流及潜堤的存在对高阶谐波产生的影响.      

孤立波斜坡堤堤顶及后坡越浪流数值分析

孤立波往往被用来模拟海啸等浅水大波.运用基于RANS方程、VOF方法以及Goring造波方法建立了二维数值波浪水槽,进行了孤立波在简单斜坡堤上越浪过程的数值模拟.通过数值模拟,研究了不同相对堤顶宽及不同相对波高条件下对孤立波越堤流基本特征,包括堤顶前缘水层厚度及速度、堤顶末端水层厚度及速度、堤顶流厚度及速度沿程分布、后坡流厚度及速度沿程分布.依据数值实验结果,建立了堤顶流最大厚度分布及最大速度分布的经验公式.计算结果表明,堤顶流厚度沿程减小,而堤顶流速度则沿程增大;后坡流厚度先增大,随后再沿程缓慢减小;后坡流速度先减小,随后再沿程缓慢增大.     

潜堤对波浪在直立式防浪墙上爬高的影响

对直立式防浪墙前潜堤的空间布置对波浪在直墙上爬高的影响进行了研究.建立简化模型,即直立式防浪墙前海床设计为平底,潜堤设计为直立薄板. 改变潜堤高度及其与防浪墙之间距,研究不同的潜堤布置对波浪在直墙上爬高的影响. 针对线性波浪场,利用数值波浪水槽模拟了潜堤作用下直墙上波浪的爬高现象. 同时建立了理论模型,系统地分析了潜堤布置形式对直墙上波浪爬高的影响. 研究结果表明潜堤相对于水深的高度越大,对波浪在直墙上爬高的影响越大,而在一定的相对高度条件下,潜堤与直立墙之间距对波浪爬高的影响呈现出一定的规律性.      

离岸式潜堤对海堤越浪量影响的实验研究

外海波浪作用下海堤越浪是一个复杂的水动力学过程,越浪量则是评估海堤安全的重要因素之一。离岸式潜堤作为一种典型的护岸工程结构物,已被应用于淤泥质海岸复合式海堤工程,其主要作用是促淤保滩和降低越浪量。本文针对不同的潜堤与海堤距离以及不同的潜堤高程,进行了规则波作用下越浪量系列物理模型实验,给出了各工况下的实测越浪量。实验结果表明:潜堤是否导致波浪破碎是控制海堤越浪量的主要因素之一;当潜堤使得波浪破碎时,潜堤位置对海堤越浪量有较大影响。潜堤与海堤距离接近1/2波长时越浪量偏大。     

基于卷积神经网络的涵洞式直立堤波浪透射预测

涵洞式直立堤是一种具有特殊用途的海岸工程结构物,对其透浪特性的研究具有重要工程意义.然而,目前众多学者对于涵洞式直立堤波浪透射问题的研究主要以理论分析、实验模拟及数值计算为主.随着机器学习技术的发展,传统水动力学问题迎来了新的求解理念.机器学习算法可根据训练数据集自主学习相应的规律,以数据映射的方式建立水动力学特征预测...     

淮南六方堤水力冲填周期的合理确定

本文根据现场水力冲填试验成果, 利用分段泥浆压力法确定出一次冲填最大冲填高度, 在此基础上确定出最佳的冲填周期, 以便合理预算几十里长六方堤水力冲填加宽加高施工工期及投资。     

混凝土徐变应变全量递推方法研究及程序设计

混凝土在长期荷载作用下的徐变变形与应力作用历史密切相关,常见的徐变计算方法需记录每一步应力变化,占用大量的存储和计算空间,效率低;采用指数形式徐变度函数可利用指数特点建立只记录当前应力的增量递推式,但不适于应用更广泛的非指数函数形式徐变预测模型.应用徐变恢复理论和应力冲量持时函数,建立了不需记录全部应力历史的全量递推方...     

薄壁箱梁剪力滞翘曲位移函数的改进与对比分析

基于能量变分原理,考虑箱梁横截面正应力轴向平衡条件和剪切变形的影响,构建了包含参数m的新剪力滞翘曲位移函数。以所得应力均方误差与挠度均方误差为精度标准,计算分析了不同m值(即不同幂次)抛物线下新构建剪力滞翘曲位移函数的适应性,得出了二次抛物线形式较为精确合理的结论。通过比较典型位置所得应力值,进一步分析了新构建剪力滞翘曲位移函数(m=2)的适应性和精确性。针对所得集中荷载作用下简支箱梁翼缘悬臂板最外端应力有较大偏差的情况,通过应力曲线拟合,得到了集中荷载作用下简支箱梁悬臂板的应力改进公式。将应力改进后新构建剪力滞翘曲位移函数与基本翘曲位移函数所得的应力与竖向挠度进行比较,论证了通过本文新构建的剪力滞翘曲位移函数推导计算所得的应力公式和应力改进公式的高精度。     

橡胶粘结颗粒材料粘弹性性能的试验研究与离散元模拟

制备了颗粒规则四方排列和六方排列的橡胶粘接颗粒材料试样,实验测试了所制备试样在单向拉伸载荷下的应力松弛曲线和不同应变率时的应力应变曲线。基于所测试的应力松弛曲线,采用曲线拟合方法得到了所测试材料的宏观Burger’s粘弹性本构模型参数。采用离散元模型中单元间连结模型代表颗粒间橡胶粘接剂的作用,并基于试样的宏观Burger’s模型参数与离散元模型中细观Burger’s连结模型参数间的关系,建立了橡胶粘接颗粒材料的无厚度胶结离散元分析模型。最后采用所建立的离散元模型计算了所测试试样的松弛和拉伸力学性能。离散元预测结果与实验结果的对比表明,采用无厚度胶结离散元模型能较好的计算颗粒规则排列的橡胶粘接颗粒材料松弛和拉伸力学性能,但基于应力松弛实验拟合而来参数不能准确反应橡胶粘接剂在高应变率条件下其力学性能的应变率相关性。     

温度效应对铝合金壁板高频声振疲劳寿命的影响研究

基于统计能量分析方法,计算了不同温度条件下飞行器铝合金壁板的高频声振响应及均方应力;采用零阶矩应力谱法获得了简化应力功率谱,结合频域疲劳寿命分析方法计算了壁板的高频疲劳寿命。分别研究了温度变化导致结构的刚度、材料S-N曲线变化对铝合金壁板高频疲劳寿命的影响规律。研究结果表明:仅考虑刚度变化时,随着温度升高,危险点响应和均方应力均逐渐减小,进而导致壁板疲劳寿命变长;综合考虑刚度、S-N曲线随温度变化时,温度由20℃升高到100℃或降低至-60℃,均会导致铝合金壁板疲劳寿命显著缩短。高频声振疲劳这一特殊的温度效应,对高超声速飞行器的设计而言是一个新的发现。     

基于ADINA的软土坝基沉降分析

为了预测拟建软土坝基的沉降量,弄清软土坝基的沉降规律及孔隙水压力的消散规律,本文采用有限元分析程序,对大坝软土坝基的沉降进行了分析研究。研究结果表明:大坝的沉降经历了初始沉降、快速沉降和缓慢沉降3个阶段;通过分析,获得了坝基的沉降规律为Hill模型,孔隙水压力的消散规律为指数衰减Expdec2模型,并得出了坝基的沉降量、附加沉降量及水平位移值,为大坝建设和类似坝基沉降预测提供了有价值的参考。     

基于压缩蠕变试验的流变参数理论解析反演

大坝坝基的长期稳定性是大坝运营安全的重要保障, 而坝基岩体中的软弱夹层是影响其变形和稳定的重要因素. 为研究大岗山水电站坝基中辉绿岩脉软弱夹层在长期载荷作用下的变形机制, 在坝基边坡的试验平硐内垂直于软弱夹层进行了现场大型圆形刚性承压板压缩蠕变试验. 辨识得到可较准确表示其蠕变特性的5参量广义Kelvin模型, 克服了3 参量广义Kelvin模型收敛过快的缺陷. 基于弹性力学中的布辛涅斯克问题, 通过黏弹性理论中的拉普拉斯变换及逆变换, 推导出了刚性承压板下部岩体的5参量广义Kelvin模型表示的黏弹性变形公式, 并以此为基础反演得到流变参数.     

蒲石河混凝土面板堆石坝沉降特性分析

为了研究堆石坝竣工期的垂直和水平变形特性,采用ABAQUS 软件中的单元生死方法数值模拟了堆石坝的分层浇筑过程. 建立了堆石坝变形与上游水位、环境温度和时效之间的非线性关系模型. 采用多元非线性回归分析方法,根据现场观测数据确定了堆石坝变形模型中的参数. 研究表明,堆石坝沉降变形具有较好的规律性,沉降变形预测模型预测结果与现场观测值基本一致.     

梯级溃坝洪水洪峰增强机制

我国在多条河流上修建了大量梯级水库, 梯级坝溃决诱发洪水大大超过单坝溃决洪水洪峰, 因此亟需加深对梯级坝溃决洪水洪峰增强机制的认识. 本文建立了梯级坝溃决洪水演进过程的一维浅水动力学模型, 发展了一套能捕捉激波、干湿边界和保平衡结构的数值求解方法, 通过大量算例, 系统研究了梯级坝溃决洪水演进过程的质量转化和能量转化机制. 研究结果表明, 梯级溃决中, 上游溃决诱发的洪水大大增大下游水库的质量和动量, 形成一个带动量的水塔, 同时在尾部残留一个动量较大的射流, 不断补充下游坝体溃决后水塔的质量和动量, 持续维持洪峰高度. 根据该射流-水塔机制, 建立了梯级坝溃决洪水演进过程对应的射流-水塔单坝溃决洪水过程等效模型, 该等效模型基本反映了梯级坝溃决诱发洪水的洪峰过程, 并成功预测了多个坝间距为百公里量级的梯级坝溃决洪水洪峰高程和流量, 可望为流域防洪和梯级坝设计提供理论依据.      

金沙江中游上江坝址河床深厚覆盖层建高坝可行性探讨

  摘  要  上江坝址为金沙江中游龙头水库的比选坝址之一,坝址河床覆盖层最厚达206.2 m,在深厚覆盖层上修建最低249 m级的高土石坝,大坝规模达到甚至超过世界前沿水平,筑坝技术难度大。通过测绘、钻探、物探、物理力学测试等工作揭示：(1)河床覆盖层由漂卵石、低液限粘土、砾卵石、碎块石、砂砾石等组成;(2)河床覆盖层中各粗粒土强度相对较高,低液限粘土强度较低,为坝基一条连续完整的相对软弱带;(3)坝址位于龙蟠断陷盆地内,主要受新构造垂直差异运动的影响,河床接受金沙江上游及坡体上物质堆积,逐渐形成了现今的深厚覆盖层。初步研究本坝址在河床覆盖层上建高土石坝是可行的,但需要对坝基采取工程处理措施。探讨了不同建坝方案所引发的工程地质问题,为筑坝技术研究提供了地质依据。     

淮河大堤老应段土体蠕变特性研究及工程应用

本文依据工程需要, 采取淮河大堤老应段的原状和扰动土样, 在室内对堤体及堤基土的剪切蠕变和拉伸蠕变特性进行了试验研究。粘土的蠕变剪切强度远低于瞬时剪切强度, Ｃ∞值仅是Ｃ值的４０％左右;相同含水条件下粘土的长时抗拉强度大于瞬时抗拉强度, 长时拉伸应变量远大于瞬时拉伸应变量, 约为２倍。     

哈达山水利枢纽坝基砂层震动液化研究

砂层震动液化问题是哈达山水利枢纽工程首要的工程地质问题。根据工程勘察取得的大量试验资料,通过标贯、GJS原状取砂、OYO— 3000系列密度测井及瑞利波测试等综合方法,对砂层震动液化问题进行了深入的研究,为坝基加固处理提供了重要依据。其中瑞利波测试技术用于砂土震动液化是一个新的尝试。     

纳子峡纤维素纤维混凝土面板坝服役期渗流特性分析

为掌握纳子峡纤维混凝土面板砂砾石坝在服役期间的抗渗情况,在纳子峡水利枢纽布置了较全面的渗流监测设备,根据纳子峡面板砂砾石坝在2016年至2018年间的渗流监测结果,对大坝坝基、坝体、周边缝、绕坝渗流及大坝渗漏量的渗流变化规律及分布特征进行了分析和评价。分析结果表明:坝基、坝体、周边缝等重点部位防渗系统工作正常,渗流量趋于稳定;绕坝渗流及大坝渗漏量符合实际渗流规律,纳子峡水利枢纽工程大坝渗流监测设计合理,能充分反映大坝不同部位的渗流情况。大坝在地震时期的渗流形态稳定,地震对面板损坏程度影响较小,面板裂缝在控制范围之内,纤维素纤维混凝土服役性能稳定,在面板混凝土中添加纤维素纤维有利于面板防渗。     

锦屏一级左岸垫座以下坝基地质缺陷初步评价

锦屏一级左岸垫座以下发育的不良地质单元,不仅破坏其岩体的完整性,而且可能导致建基面抗变形能力的不均匀性,以致对坝基岩体带来不良影响,危及拱坝安全。立足于坝基岩体质量环境,将垫座以下不良地质体划分为内倾顺层构造带,陡倾切层构造带,溶蚀裂隙带等三大综合缺陷类型,并阐述了各类缺陷的性状及其对坝基完整性、均匀性、变形性等方面的控制作用,分析了其典型声波曲线的波速量值及衰减特征。由此,按"轻度"、"中等"、"强烈"三个等级,定性的分区评价了各部位缺陷对坝基岩体的影响程度。着重认为f2断层附近,规模较大、间距较小、波速值低(2500-3500m ·s^-1)的内倾顺层构造带,不仅控制着岩体的抗剪性能,而且对坝基变形分异和基地应力分布存在"强烈"影响,应对其进行单独处理。     

牛角芯棒热推弯管成形过程受力变形特点

通过实验研究分析了牛角芯棒热推弯管成形过程瞬时应力、应变状态及其演化过程，阐明了弯管成形时的受力、变形特点，为牛角芯棒热推弯管成形过程塑性分析奠定了基础．