考虑消落带土体强度弱化的库区涉水边坡稳定性研究

三峡库区涉水土质边坡在长期的库水位涨落条件下,消落带土体长期处于周期性的饱和-干燥-饱和过程,对边坡的稳定性不利。以某滑坡消落带土体为研究对象,以干湿循环作用过程模拟消落带土体环境,对完成干湿循环作用后的试样进行直剪试验,得到试样参数在水作用下的弱化程度,在此基础上采用Geo-slope软件对滑坡的稳定性进行分析。试验结果表明,土体的黏聚力c和摩擦角φ随着干湿循环作用次数n的增加均呈指数型降低趋势,拟合度达0.99以上;土体弱化程度随干湿循环作用次数n的增加非线性增大;周期性干湿循环作用主要通过水分的渗入与渗出造成土体强度的弱化。将滑坡岩土体分为自然条件影响区域、干湿循环作用区域及浸泡饱和区域,依据试验结果对干湿循环作用区域土体强度参数进行折减,并进行数值计算,结果表明,滑坡体安全系数F随着干湿循环作用次数n的增加呈指数型降低趋势,滑坡体由基本稳定状态向欠稳定状态发展,直至边坡失稳。     

多重干湿循环下的土壤裂缝网络几何与分形特征

通过室内试验研究了多次干湿循环下土壤干缩裂缝开闭规律,采用数字图像处理技术与Matlab测量功能,分析了不同含水率下土壤裂缝网络几何与分形特征,旨在研究干湿循环过程中裂缝形态特征、其网络复杂性及自相似性变化规律。结果表明,在干湿循环作用下,裂缝稳定时的土壤裂缝面积率和平均宽度逐渐减小,干湿循环对裂缝的作用效果随着循环次数的增加而减弱;稳定状态下的裂缝骨架长度几乎不受影响,且在裂缝发育过程中其长度较面积率、平均宽度提前到达稳定状态,表明裂缝发育后期主要以宽度增长为主;裂缝网络连通性增强,于第3次干湿循环后趋于稳定。首次干燥过程中裂缝网络分形特征曲线比受干湿循环作用后平滑,土壤经历干湿循环后,形成裂缝骨架网络时所对应的含水率提前,而稳定状态下的裂缝网络分形维数随着干湿循环次数增加呈递减的趋势。     

泥岩岩质边坡破坏过程的模型试验研究

为揭示泥岩岩质边坡在环境荷载以及由于边坡倾角改变引起的失稳过程,采用二维边坡模型,对不同坡脚、结构面填充条件下的岩质边坡破坏过程进行了详细的试验研究。通过模拟人工降雨条件下的岩质边坡破坏揭示了干湿循环的渐进性物理风化过程;对有无干湿循环、填充物以及不同结构面倾向的泥岩岩质边坡的破坏进行对比研究,揭示泥岩边坡破坏的影响因素。利用工业相机采用非接触手段采集边坡破坏的发生、发展过程,对破坏形态进行归纳总结。结果表明:泥岩岩质边坡破坏与边坡倾角、坡脚、结构面填充物及外部环境有密切关系;反倾边坡破坏易从坡顶关健体破坏并迅速扩展,从而导致整体垮塌;泥岩岩质边坡坡面处应力集中最严重,破坏从坡面开始并迅速往坡内发展,导致边坡的整体失稳。最后结合实验结果,给出了具体的工程建议。     

锦屏一级水电站左岸边坡蓄水变形响应研究

锦屏一级水电站左岸大型人工开挖边坡的变形和稳定性直接关系到水电站蓄水期和运行期的正常运行。而为了研究左岸边坡蓄水后的变形响应特征,通过对左岸边坡前期丰富的地质资料的分析将其分为3个不同的变形区域,再结合库水位历时曲线对各区域监测点的变形数据进行整理和分析。研究结果表明左岸边坡的持续变形与库水位有着较强的相关性,但是不同变形区域有着各自的特征。高位倾倒变形区主要是以沉降变形和横河向的位移为主倾倒变形受坡体自身的岩体组成、岩体结构和表生构造所控制。蓄水以后下部岩体和结构面的劣化导致变形保持稳定增长。断层f5、f8残留变形区主要受2条断层和岩体开挖卸荷作用的影响。蓄水以后受库水浮托力和水平推力的影响较大,蓄水水位1 880 m附近的点受蓄水影响出现小幅度的上抬。拱肩槽上游开挖边坡变形区主要受岩体开挖卸荷作用以及F42-9断层、煌斑岩脉所控制,在蓄水以后低高程的点和二区监测点一样受库水浮托力和水平推力的影响较大,其余更高高程的点仍然以沉降为主,总位移的方向指向上游,并且库水位历时曲线与变形曲线呈现出峰—谷对应的特征。目前各区域监测点的变形虽然速率不大但仍未收敛,需要持续的监测与关注以及进一步的研究。     

循环应力历史对堆石料变形特性影响规律试验研究

为深入研究循环应力历史对堆石料变形特性的影响规律,采用大型多功能静动三轴试验机,对堆石料进行了一系列不同应力路径下的动力变形试验研究,重点探讨了循环应力历史对堆石料体应变和偏应变的影响规律.试验结果表明:堆石料经历初次循环荷载作用后,再次经受循环荷载作用时的抵抗变形能力有所提高;通过对比试验结果发现,应力路径对抵抗变形能力变化幅值的影响较小,试验时所施加的围压、固结应力比、动应力的大小等因素的影响也可忽略不计,主要与前后两次动应力大小的比值(即循环应力历史系数)有关.分析其原因,在初次循环荷载的作用下,堆石料颗粒之间发生相对滑移、旋转以及颗粒破碎等现象,导致颗粒之间的接触点增多及接触面增大,颗粒之间的咬合能力增强,形成较为稳定的骨架结构;再次施加循环荷载作用时,颗粒之间的稳定结构调整难度加大,所以导致堆石料的变形量减小,抵抗变形的能力有所提高.     

岩质高边坡开挖应力与蠕变稳定性研究

以某公路岩体边坡工程为例,建立有限元分析模型;根据前期边坡变形监测资料,反演边坡岩体物理力学计算参数,分析边坡开挖后各阶段边坡应力变形规律,结果显示边坡七级开挖后应力变化均在允许范围内,能满足强度要求。为了研究岩体随时间变化的长期稳定性,进一步考虑蠕变特性,推定岩石流变参数,分析边坡蠕变变形规律,评价和预测边坡的稳定安全性。结果表明,在2011年1月前,边坡岩体处于开挖卸载后的非稳态蠕变阶段,之后进入稳态蠕变阶段,岩体位移基本趋于稳定。其中二级平台的测点位3的X向位移变化最大,在2010年5月期间发生急速增长至26mm,对边坡稳定不利。该结果不仅可以为工程施工提供科学的理论依据,而且对边坡加固措施以及滑坡的预测预报也具有重要的指导作用。     

鄂尔多斯红色砒砂岩干湿循环作用下力学性能试验研究

为了分析鄂尔多斯市准格尔旗不同粒径砒砂岩的力学性能,进行不同干湿循环次数试验,得到了砒砂岩收缩变形和强度特性的变化规律.结果表明:<2.00 mm(原状砒砂岩)试样在3次干湿循环后收缩变化最大;0.50~1.00 mm试样一直缓慢收缩沉积;0.25~0.50 mm和<0.25 mm试样在第3次循环后土体的密实度达到最强.在此基础上,利用直剪仪测定其抗剪强度.在相同的垂直荷载下,发现<2.00 mm试样随着循环次数的增大,1~3次循环的过程中抗剪强度增加最大,之后小幅度增加;0.50~1.00 mm试样随循环次数的增加呈现出缓慢增长的趋势;0.25~0.50 mm和<0.25 mm试样随着循环次数的增加而先略有降低,之后稍有增加并逐渐保持稳定.砒砂岩内摩擦角变化,<2.00 mm和0.50~1.00 mm粒径随干湿循环次数增加而递增;而0.25~0.50 mm和<0.25 mm粒径内摩擦角几乎不变化.黏聚力变化,<2.00 mm 和0.50~1.00 mm试样呈现出先增大逐渐平缓的趋势;0.25~0.50 mm和<0.25 mm试样呈现先减小随后小幅度增大的趋势.     

冻融干湿循环条件下粒径及盐分对土壤粗颗粒风化速率的影响

【目的】探究冻融干湿循环条件下,土壤粒径及盐分对土壤粗颗粒风化速率的影响。【方法】以土壤粗颗粒（灰绿板岩）为研究对象,设置粒径（10、20、30mm）、盐分浓度（3、6、10g/L及蒸馏水作对照）两因素,开展冻融干湿循环随机试验,分析不同循环次数下土壤粗颗粒风化速率的变化规律。【结果】(1)在水盐溶液处理下土壤粗颗粒风化速率均比单纯水处理大,10g/L盐分处理下的土壤粗颗粒风化速率大于其他处理。在20～60次冻融干湿循环之间,10 mm土壤粗颗粒的风化速率随盐分浓度的增加而增大。(2)土壤粗颗粒风化速率随粒径的增大呈减小趋势,且10 mm的土壤粗颗粒风化速率大约是30 mm的2倍。(3)土壤粗颗粒风化速率随冻融干湿循环次数的增大而增大,A1B4(10 mm 10 g/L)组合下的土壤粗颗粒风化速率最大。【结论】在冻融干湿循环影响下,小粒径的土壤粗颗粒风化速率大于大粒径,且水盐作用对土壤粗颗粒风化速率的影响大于单纯水作用。     

白鹤滩坝肩边坡施工期变形规律与控制因素分析

白鹤滩坝址区地质构造条件复杂,岩体卸荷作用较强,且发育有断层、错动带、深部裂缝等软弱结构面.在施工期间,人为活动会破坏两岸高陡边坡的稳定性,影响大坝长期安全稳定运行.结合白鹤滩地质条件对施工期坝肩边坡的监测资料进行分析,研究左右岸坝肩不同高程区间边坡的变形机理.基于对白鹤滩坝址区工程地质资料的整理分析,构建三维有限元边...     

多级干湿循环对农田土壤干缩裂缝演变特征的影响

为研究多级干湿循环条件下农田土壤干缩裂缝的演变特征,在室内试验基础上,结合数字图像处理技术对裂缝几何形态特征进行了统计与定量分析。结果表明,干湿循环后,土壤开裂位置不变,增湿过程中裂缝闭合规律也大致相似,但干燥初期裂缝开裂规律受第1级干湿循环影响明显。第1级干湿循环后,裂缝面积率在含水率为20%~30%时增速降低,约90%的裂缝长度发育集中在含水率大于30%时,连通性指数在含水率大于14%时近似匀速增大。随着干湿循环级数的增加,土壤开裂含水率逐渐减小,而干缩稳定时裂缝网络连通性有所增强,但裂缝网络形态大致相似,裂缝总长也保持稳定。此外,裂缝宽度与土壤开裂程度均呈递减趋势,且各裂缝的宽度逐渐趋向统一,将对裂缝优先流有所遏制,有利于土壤水分的均匀入渗。     

干湿循环作用下硅粉轻骨料混凝土抗硫酸盐性能分析

为探究干湿循环条件下硅粉轻骨料混凝土的硫酸盐侵蚀机理,选取内蒙古和林格尔县浮石,以硅粉等质量取代6%的水泥,通过NMR技术,分析硅粉轻骨料混凝土在硫酸盐侵蚀和干湿循环耦合作用下的孔隙变化规律,利用扫描电镜观察混凝土微观形貌变化,借助XRD进行物相分析.研究表明:在硫酸盐侵蚀过程中,硅粉混凝土与普通混凝土的质量损失率变化规律一致,均在60次时出现拐点;经历90次循环后,硅粉组的最大孔隙减小了56.5%,普通组的最大孔隙减小了18.8%,证明硅粉的掺入可有效细化孔隙;循环初期两组混凝土的无害孔均低于10%,循环过程中有小孔隙向大孔隙发展的趋势;在SEM扫描电镜照片中可看到孔隙中生成的石膏与钙矾石AFt,可观察到90次循环后混凝土内部的细长裂缝;2组混凝土在经历90次循环后均出现较多的CaSO₄·2H₂O衍射峰,生成物多为硫酸盐、碳酸盐结晶水合物.该研究成果可为在硫酸盐环境下水工构筑物的工程建设提供理论参考.     

不同环境条件下板岩中必需元素的释放规律

利用室内模拟试验研究不同环境条件下板岩必需元素的释放规律,将取自香山地区的灰绿板岩岩样分为蒸馏水干湿循环组(ZLGS)、蒸馏水冻融循环组(ZLDR)和微咸水冻融循环组(WXDR)3组.通过对3组岩样进行50次循环试验,模拟板岩的风化过程.在循环开始前测量板岩基本物理性质并进行SEM微观结构分析;试验过程中定期测量板岩淋溶液电导率EC和淋溶液中必需元素的组成及含量.通过试验研究发现,试验条件下,随着循环次数增加,3种处理的板岩淋溶液EC呈波动增加趋势;3种处理下,必需元素释放种类数排序产生差异,各元素释放量排序以及释放量较大元素种类无差异,必需元素累积释放量按组分排序由大到小为ZLDR,ZLGS,WXDR;必需元素累积释放量与试验循环次数呈对数函数关系.     

带分流叶片水泵水轮机转子强度及模态分析

以带分流叶片的水泵水轮机为研究对象,基于CFD与FSI方法分析其泵工况下转子的振动特性,对3种开度即小开度9.8°、最优开度17.5°和大开度24.8°下的流场进行数值模拟,将额定工况下的流场结果导入转子结构实现单向流固耦合,对带预应力的转子模型进行形变与等效应力分析.此外,还计算了转轮的干湿模态,对比分析了不同条件下转轮的振动特性.结果表明:不同开度对应的预应力下转轮形变与等效应力分布规律相似,转轮形变主要发生在上冠低压侧.按ND(节径数)在转轮圆周方向划分振动扇区描述振型规律时发现,各扇区内转轮上冠、下环低压侧的振幅较大.湿模态下水介质对转轮振型影响不大,但会明显降低转轮的振幅.预应力对转轮固有频率影响较小,可忽略不计,但在湿模态下,转轮固有频率会显著下降,这表明分析结构振动特性时应充分考虑水介质作用.     

压砂砾石水-岩作用下元素释放规律

为了解压砂砾石在干湿交替和冻融循环这两种水-岩作用过程中的元素释放规律,以宁夏中卫地区一种主要压砂砾石为研究对象,对该种压砂砾石本身元素组成及其干湿交替和冻融循环模拟试验条件下元素累积过程做了检测分析.发现绿色板岩压砂砾石共由O,Si,Fe等25种元素组成,其中包含了多种植物生长所需要且能溶于水的矿质元素.这种压砂砾石在干湿交替和冻融循环处理过程中能够释放N,Ca,K等多种植物生长所需要的大量元素、微量元素和有益元素,50次干湿交替和冻融循环处理条件下,各类元素累积释放量分别为786.90,958.18 mg.明确了宁夏中卫地区一种主要压砂砾石的元素组成,摸清了干湿交替和冻融循环过程中压砂砾石成矿元素的释放规律,对维护当地土壤健康、提高农作物品质具有重要意义.     

Irrigated guayule — Evapotranspiration and plant water stress

Natural rubber is a critical agricultural material, and guayule (Parthenium argentatum Gray) is the most promising domestic, agricultural source. A study on guayule was initiated to provide information on the water requirements and plant water stress behavior for this new perennial crop. Measured evapotranspiration averaged 3000, 2410, 2040, 1720, 1470 and 1520 mm, from May 1981 to December 1982, in decreasing order of water applications on the six irrigation treatments from the wettest to the driest. These evapotranspiration values indicated that the water use by guayule can be higher than many former estimates for an arid-type crop. Plant canopy temperatures also showed a progressive increase in plant water stress as irrigation water amounts decreased. The two-fold decrease in evapotranspiration from the wet to dry treatments corresponded to a four-fold increase in plant water stress indices based on remote infrared thermometer measurements. Both the concepts of stress degree days and crop water stress index, evaluated over the entire growing cycle, correlated well with the measured evapotranspiration. Even though the guayule plant can withstand long periods of drought, moisture stress will occur within a relatively short period of time after an irrigation for the guayule crop.     

水库常规调度图逆推计算问题分析

针对水库常规调度图绘制过程中的逆推计算问题，从完成水库调度任务、充分发挥水库水头效益、避免水库供水后期集中破坏等方面将逆推计算结果与顺推计算结果进行了详细的对比，分析总结了水库常规调度图绘制采用逆推计算而不采用顺推计算的优势。最后从提高水资源利用率和保障水库安全运行的角度解释了绘制加大出力线采用偏枯来水过程而绘制降低出力线采用偏丰来水过程的原因。     

打捆秸秆干湿联合发酵工艺技术研究

为充分利用厌氧干发酵工艺批次处理能力强并有效克服其物料发酵不彻底导致的产气效率低的难题,引入干湿联合厌氧发酵工艺。以水稻秸秆和新鲜猪粪为发酵原料,在35℃及发酵底物初始TS浓度为20%条件下进行厌氧干发酵,其中一组处理在实验第20 d时用纯净水将发酵底物TS浓度调节为9%改为湿发酵,两者对比结果表明:相比于干发酵,该干湿联合厌氧发酵工艺可有效提高稻秸纤维素和半纤维素的降解率,其中纤维素降解率可由20.5%提高到31.1%,半纤维素降解率可由48%提高到54.8%,虽对产气中甲烷含量影响不大,但试验周期内物料累积产气量可提高19%以上。     

大理岩受压声发射研究

在单轴压缩条件下，分别研究分析了天然含水、浸水饱和和施加渗流岩石的声发射特性。研究表明：在低应力阶段，渗流不能引起AE活动，一般在单轴压力达到岩石强度的60%～80%左右、临近破坏时，加渗流和停止渗流的瞬间均会产生较大的AE事件，从稳定渗流到停止渗流一般接收不到明显的AE信号；岩石在荷载作用下的变形破裂特性与该过程中的声发射现象紧密相关。从平均意义的能量和形变角度分析，得出平均能量和平均形变在试件破裂过程中的变化是同步的，浸水饱和岩石较天然含水岩石的平均能量小、平均形变大的结论，并根据岩石破裂损伤机理给以解释。     

金安桥水电站初次蓄水对导流洞稳定性影响的计算分析

金安桥水电站下闸蓄水后，陡升的库水位将对导流洞结构稳定造成不利影响。为保障堵头封堵前的导流洞结构稳定性，运用三维弹塑性损伤有限元，在模拟进水口边坡及导流洞开挖支护的基础上，计算汛前下闸水位时的岩体渗流场，对导流洞围岩和衬砌在岩体渗流作用下的结构稳定性进行复核分析。分析结果表明，导流洞的围岩稳定性在蓄水后仍有保障，衬砌结构受力较小，现有环向配筋满足结构内力要求，但在进水口变截面和导流洞变截面部位沿水流方向的拉应力较大，使得衬砌出现开裂。进一步分析表明，上述区域的开裂范围有限，对整体衬砌结构影响较小。