土石坝心墙反滤层特性试验研究

反滤层是保证心墙防渗体渗透稳定安全的第一道防线,对保证土石坝的安全运行至关重要。通过颗分、相对密度、接触冲刷、管涌、裂缝冲刷、接触流失等大量试验,分析了山西水库心墙反滤层设计级配的反滤和排水特性。在确保反滤抗渗安全的前提下,研究了适当加大设计级配上下包线区间的可能性,提出新的级配上下包线,并通过试验进行了验证。研究表明：原反滤层设计级配曲线符合保土和排水减压的要求;优化后的反滤层级配曲线也能够满足规范要求,且级配区间大,施工难度低,工程投资节省,更具优势。     

南丙河水库黏土心墙土石坝三维渗流分析

鉴于二维渗流计算无法从宏观实际表达实际渗流量和渗透特性,基于南丙河水库心墙坝地勘及水文资料,利用河海大学渗流实验室研发的三维渗流控制分析有限元计算程序,对大坝进行渗流分析计算。计算结果表明:坝体心墙及两岸帷幕对水头的消杀作用明显,防渗效果较好;正常蓄水位条件下,坝体、坝基及两岸绕坝渗漏量约62万m3/a,为水库正常库容的2.6%,为坝址处多年平均年径流量的0.85%,不影响水库正常蓄水。     

土石坝沥青混凝土心墙水力劈裂研究

针对土石坝沥青混凝土心墙的工作特点,采用室内试验以及数值模拟试验结合的手段对沥青混凝土水力劈裂的发生机理、产生原因进行了研究,结果表明,后期变形导致的孔隙率的增大使得沥青混凝土试样局部区域出现较大的渗透性,在颗粒骨架与水压力相互作用过程中此局部区域失效破坏,形成初始的水力劈裂裂缝。同时发现裂缝周边存在很大的水力梯度,这被众多学者认为是发生水力劈裂的必要条件。进而分析了冶勒沥青混凝土心墙坝初次蓄水的原位观测资料,资料表明沥青混凝土心墙与过渡料之间存在着较大的相对不均匀位移,这使得心墙局部区域竖直压力骤减甚至出现拉应力,它是诱导沥青混凝土发生水力劈裂的重要条件。     

土质防渗土石坝坝顶裂缝开裂机理与成因分析

通过总结分析前人研究成果,结合国内外3座已建土质心墙堆石坝的坝顶裂缝工程实例分析,对土石坝坝顶裂缝开裂机理及成因进行了初步探讨.由施工运行期坝顶变形发生发展规律和裂缝开裂机理可得:坝顶裂缝产生的根本原因是土体承受的应力应变超过其抗拉强度或抗剪强度后而发生的三种破坏,直接原因为坝顶不均匀沉降的不断发展;蓄水作用、湿化变形和流变变形是坝顶不均匀沉降的关键影响因素;土石坝坝顶变位是一个复杂的变化过程,蓄水速率和高水位对坝项变位表现得更加敏感.     

土石坝破坏及防治的研究进展

渗流破坏是土石坝常见的破坏形式之一。自20世纪初以来,许多学者对渗流破坏的机理进行了研究。以往的大部分研究都是在确定临界水力梯度的基础上,以确定渗流破坏的发生。然而,很少有人花在建立模型上。事实上,有关破坏发展的信息在评估灾害后果、准备应急措施和减轻财产损失方面具有极其重要的意义。因此,有必要对土石坝渗流破坏的破坏机理和发展过程进行进一步的研究,提出实际的数值模型和方法。     

病险土石坝水力劈裂现象的注水试验研究

对病险土石坝坝体注水试验过程中的水力劈裂现象及其原因进行了分析。研究表明,大坝防渗体为低渗透性时,在高水头下的水力劈裂发生的风险相对要大。坝体的应力分布中小主应力3σ不足是引起坝体水力劈裂的主要原因,在1/3~2/3倍坝高处,小主应力和土的抗拉强度之和往往不能抵抗过高的水头压力而引起水力劈裂。坝体钻孔注水试验应尽量控制水头上升速度,并实时监测水头与流量的变化,选择较低的水头进行试验,并采用分级注水,在判断试验结果未发生水力劈裂的情况下,取合理的试验结果的平均值作为最终试验值。     

土石坝老化评价方法研究

土石坝是我国应用最广的坝型之一，经过多年运行，大多数已处于老化状态，因此寻找一个评价土石坝老化程度的方法，非常有意义。从土石坝各个结构体分析，建立评价模型,进行评估分级,综合评价了土石坝老化程度。并以泰安市东周水库大坝老化评价为例,验证了老化评价模型的科学性和可操作性。     

土石坝坝壳料渗透系数测试方法研究

土石坝填筑后的渗透特性是评价施工质量的重要指标。针对云南省内5个新建的土石坝工程的坝壳料,采用试坑单环注水、试坑直接注水和室内粗粒土常水头渗透试验,将三种测试方法获得的渗透系数进行了对比分析。研究表明,三种测试方法具有各自的适用性,对不同的坝壳料须采取合理的测试方法。采用试坑直接注水法测得的渗透系数较大,试坑单环注水法测得的渗透系数更接近室内常水头测试结果;试坑直接注水法所测渗透系数与试坑单环注水试验的结果较为接近,且测试结果能真实反映坝料碾压后的渗流过程,测试速度较快,仪器安装简便,在现场测试中具有较强的实用性。     

基于孔压静力触探的心墙黏土水平渗透系数测定方法研究

为了提出一种准确快速的土石坝心墙黏土渗透系数测定方法,基于孔压静力触探建立了渗透水流的椭球形水平渗流模型,该模型可以较好的适用于夯实土体的水平向渗透系数评估。首先回顾了前人基于孔压静力触探测算土体渗透系数的研究成果,再从实际角度出发,分析推导了探头贯入土体产生超静孔隙水压力分布的力学模型,与实测数据对比后认为超静孔隙水压力负指数函数分布形式具有一定准确性。然后推导了基于椭球形水平向渗流模型的渗透系数评估方法。经工程实例验证,本文方法从理论和计算精度等方面对前人方法进行了完善,具有较好的工程应用前景。     

土石坝工程地震保险费率厘定和保险模式研究

针对土石坝工程易在地震中产生严重破坏的现象,提出采用地震保险的方法转移土石坝工程在施工期和运营期可能出现的地震风险,首先分析地震保险的作用,然后阐述根据土石坝工程地震灾害危险度和土石坝工程地震易损度得出的土石坝工程地震风险初步厘定其地震保险费率的思路,最后建议我国土石坝工程地震保险可采用国家强制性地震保险与自愿性商业地震保险相结合的模式。     

土石坝变形监测平面模型方法研究与应用

影响土石坝运行安全两大主控因素是变形与渗流,其中不均匀沉降是影响土石坝变形安全的主要体现。坝体变形不协调,将影响大坝安全运行,而坝体变形监控与模拟分析技术研究是保障土石坝安全运行的关键技术问题。现阶段土石坝变形监控与模拟分析技术普遍采用单点时序预测模型,难以反映大坝的整体变形状态,而基于单点序列的平面模型在理论和方法上研究较少。基于克里金插值方法建立了土石坝变形平面模型,通过某砾石土心墙堆石坝监测资料模拟分析表明,该变形监测平面模型建模方便,精度较高,具有良好的工程应用价值。     

水工混凝土冻融破坏的机理研究

根据美国学者T C Powerse的膨胀压力与渗透压力理论,对水工混凝土冻融破坏的发生条件、破坏机理、影响因素进行了分析研究,提出了防止水工混凝土建筑物发生冻融破坏具体对策:正确选择混凝土抗冻等级,选用抗冻融破坏能力高的水泥,通过试验严格控制水灰比,对发生冻融破坏的水工混凝土建筑物及时进行维修和加固改造。     

非饱和重塑黏土在不同击实条件下的土水特征曲线试验研究

采用压力板仪对非饱和重塑黏土在2种不同击实条件下的土水特征曲线进行了研究。即对该重塑土样开展标准击实试验,在击实曲线上取同一干密度对应的不同击实含水率的试样和击实曲线上最优含水率处的试样,并通过增加击实次数,得到另外2种击实干密度的试样,对上述试样进行土水特征曲线测试,并采用常用的土水特征曲线模型Van Genuchten模型、Fredlund 3参数模型、Fredlund 4参数模型对实测试样的土水特征曲线进行了拟合,其拟合结果较好。研究发现,击实干密度越大,空气进入值越高,试样持水能力越强。击实含水率越大,试样可塑性越好,持水能力越强,空气进入值也越大。     

黏土地小麦精简化作业流程试验研究

基于小麦播种标准不降的前提下,通过优化小麦作业流程,减少作业程序,进行相关农机具配套,降低农机作业成本、抢农时、提高小麦生产效益,对黏土地小麦精简化作业流程开展了试验研究,以期为小麦精简栽培作业模式推广提供数据支撑.试验结果表明,采用的多套精简化作业流程每667 m2可以降低农机作业成本22.5～41.5元,节本效果明...     

普吉土介质弥散试验研究

普吉渣场黏土的水动力弥散特征是该地区地下水环境评价关键内容。以普吉地区非饱和红色黏土和黄色黏土为对象,以氯化钾为溶质,采用水平土柱入渗法对非饱和土壤水动力弥散系数Dsh（θ）进行了试验和分析。试验结果表明,对该2种土壤,非吸附性溶质Cl-1的水动力弥散系数Dsh（θ）与土壤含水率θ成幂函数关系;同一含水量条件下红色黏土中渣溶质运移的速率要大于黄色黏土。     

切土平板刃口切土阻力的试验研究

切土平板的偏角(铧刃角)θ,倾角(起土角)ε,耕作速度V以及耕作深度a是影响刃口切土阻力P的主要因素。本文用回归正交设计的方法,借助简单的切土平板的室内试验数据,对影响刃口切土阻力的主要因素进行了统计分析,得出了P=f(θ,ε,V,a)的回归方程,并对其进行了讨论。     

摆动分离筛薯土分离机理分析与参数优化试验

针对摆动分离筛薯土分离机理不明确,作业参数匹配不合理导致明薯率与马铃薯破皮率矛盾突出等问题,利用高速摄像机实时拍摄不同曲柄转速、筛面倾角和机器前进速度时摆动分离筛上薯土混合物的分布状态,统计并分析薯土混合物分布高度的变化规律,揭示薯土分离机理,并获得影响分离筛性能主要因素的取值范围。以明薯率和破皮率为评价指标,采用Box-Behnken响应面试验方法进行试验,建立各指标与因素间的回归数学模型,对影响摆动分离筛性能的结构与工作参数进行优化。结果表明,各因素对明薯率、破皮率影响由大到小为曲柄转速、筛面倾角、机器前进速度。摆动分离筛优化参数组合为:曲柄转速230 r/min,筛面倾角21.1°,机器前进速度2.03 km/h,优化后明薯率和破皮率分别为98.94%和0.21%,明薯率较优化前提高1.68个百分点,破皮率较优化前降低9.6个百分点,参数优化试验结果满足国家标准要求。     

柔性带剪切挤压核桃破壳机理分析与性能试验

传统的核桃破壳取仁装置多采用刚性元件,工作过程中易造成核桃仁过度破碎,同时剥壳率低、适应性差。为提高核桃破壳取仁效果,结合核桃机械破壳原理,设计了柔性带剪切挤压式核桃破壳取仁分离设备。利用弹性力学理论对核桃壳不同部位的刚度进行分析,得到不同部位失稳时的临界力;利用薄壳理论对核桃壳受挤压时的内力和形变进行分析,得出核桃不同部位裂纹产生和破壳时的临界力;利用断裂力学理论分析和计算了核桃破裂后裂纹扩展的条件。采用单因素试验方法分别探究间距A、上下带速度差B及挤入夹角C对核桃破壳效果的影响,然后再通过正交试验确定3种因素的一组最优解。试验结果表明:在间距为23 mm,上下带速度差为0.19 m/s,挤入夹角为45°时破壳效果最为理想,一露仁率、二露仁率、碎仁率、未露仁率分别为75%、18%、5%、2%,即破壳率为98%,整仁率为93%。     

基于深梁试样的压实黏土抗拉强度试验研究

将深梁试样引入压实黏土抗拉强度测试中,分析了不同含水率和干密度条件下的抗裂特性演化规律,包括荷载-挠度曲线、抗拉强度和能量参数。结果表明：压实黏土破坏模式与含水率密切相关,不受干密度影响;含水率和干密度对压实黏土试样抗拉强度影响显著,抗拉强度含水率升高先增大后减小,随干密度增大呈线性递增;断裂耗散能随含水率增大呈先增大后减小变化,高含水率时裂纹延展耗能更多。弹性储备能和裂缝延展能随试样干密度增大逐渐增大,弹性储备能增幅更大。     

基于CT扫描技术的黏土导热系数试验研究

针对土体细观的孔隙结构分布特征对导热系数的影响,基于分形理论,利用CT扫描和图像处理技术,对5种干密度重塑黏土试样的孔隙参数进行定量分析。结果表明:干密度从1.4g/cm3增大到1.6g/cm~3的过程中,孔径d1mm的试样,其孔隙的数量及孔隙度呈减小趋势,而孔径在0.22mm～1mm内的孔隙数量增多;利用分形理论对扫描图像进行分析,发现二维横截面内土体的分布分维数D呈逐渐增大趋势,由此推断:一部分较大孔径的孔隙随着土体干密度增大转换成较小孔径的孔隙,且土颗粒间的距离逐渐减小;将实际测定的导热系数λ与颗粒分布分维数D进行非线性拟合,拟合方程显示λ随颗粒分布分维数D增大而增大,相关系数达0.97,因此颗粒分布分维数D可作为描述黏土导热系数的新指标。