泥石流荷载下钢管混凝土桩林结构的抗冲击性能

[目的]分析新型拦挡坝钢管混凝土桩林结构在泥石流冲击荷载作用下的动力响应,为其结构的设计提供有效的科学依据。[方法]通过ANSYS有限元分析软件对3种不同泥石流荷载工况下桩林坝进行数值模拟,主要分析结构的应力、应变和位移等响应。对比3种工况的响应,得到结构的最不利荷载工况。[结果]空库桩管顶部受大石块冲击是结构的最不利荷载工况,3种工况相对比,发现大石块的冲击力是导致结构破坏的主要因素;钢管混凝土桩林具有良好的抗冲击性能,在较小的塑性变形下,结构承受较大的冲击力,且受撞击构件刚度越大,冲击力峰值越大;桩管和梁管的连接部位、桩管根部和端部受约束梁管是坝体的薄弱部位,因此设计时应采取加强措施。[结论]钢管混凝土桩林是一种节约材料稳定性较好的拦挡结构,具有良好的抗冲击性能。     

带摩擦阻尼器的新型泥石流拦挡坝的动力响应

[目的]为解决普通格栅泥石流拦挡坝容易被损毁的问题,提出带摩擦阻尼器的新型泥石流格栅拦挡坝,为摩擦阻尼器在新型泥石流格栅坝中的应用提供依据。[方法]采用钢球模拟泥石流中的大块石,运用有限元软件ABAQUS对这种新型坝体进行泥石流大块石的冲击模拟。[结果]与普通泥石流拦挡坝相比,带摩擦阻尼器的新型泥石流拦挡坝在巨石冲击坝体时梁柱节点处的应力响应明显减小。[结论]新型泥石流格栅坝在位移、能量等方面具有良好的抗冲击性能。     

官坝河泥石流动力学特征参数

青藏高原东南缘构造断陷湖都不同程度地受到山洪和泥石流侵蚀带来的泥沙淤积的影响.其中邛海的泥沙淤积问题最具代表性.邛海日益严峻的泥沙淤积问题的解决取决于流域内山洪和泥石流的治理.在此背景下,分析了邛海流域官坝河地形地貌特点和邛海泥沙淤积特征,并计算了官坝河泥石流动力学特征参数.研究发现,官坝河流域泥石流属于过渡性-黏性泥石流,1998年官坝河泥石流最大洪峰流量为813.7 m3/s,泥石流最大动压力和大石块冲击力分别为147 kPa和1.63×105 kN.据此提出了邛海流域官坝河泥石流防治建议:在官坝河上游支沟采用稳拦防治措施以稳固沟床和拦挡大颗粒物质;在官坝河下游采用拦排清防治措施以减少细颗粒物质进入邛海并定时清理河床泥沙. 邛海流域官坝河泥石流的治理可为青藏高原东南缘构造断陷湖区域内的山洪和泥石流治理提供一定的参考价值.     

汶川震区哈尔木沟堵河型泥石流灾害特征与防治方法

[目的]分析汶川震区哈尔木沟堵河型泥石流灾害特征,为堵河型泥石流灾害防治提供借鉴。[方法]通过震后历次泥石流跟踪调查,分析哈尔木沟地质环境演变过程。利用雨洪法等计算了泥石流运动特征参数,并采用经验公式计算了不同频率的泥石流堵河可能性。[结果]哈尔木沟泥石流流体特性、交汇条件和主河水文条件均有利于泥石流堵河,4个经验公式计算均显示,P=1%(100年一遇泥石流)以上规模的泥石流有严重堵河风险。对哈尔木沟治理工程运行情况进行跟踪调查分析,发现经过3个水文年共7次泥石流灾害的检验,治理工程防灾效果明显,但同时还存在拦挡工程平面布局不合理、坝肩渗流、溢流口淤积、排导槽冲刷损毁等问题,影响了防治工程的安全可靠度及防灾效果。[结论]针对哈尔木沟泥石流发育特征,应通过增设拦挡工程,修复加固排导槽等方法进行治理。     

长江上游梯级电站开发区泥石流的治理工程效果评估与减灾策略——以金沙江白鹤滩水电站为例

[目的]评估灾害性泥石流严重的长江上游梯级电站开发区泥石流灾害治理工程效果,为长江上游同类水电站的泥石流防灾减灾与治理效果评估研究提供思路。[方法]选择金沙江白鹤滩水电站施工区的矮子沟和大寨沟泥石流治理工程为案例,通过2013—2015年连续3a的现场跟踪调查分析,结合模型计算对矮子沟和大寨沟泥石流峰值流量过程进行计算,分别评估2014和2015年矮子沟、大寨沟泥石流治理工程效果,并进行泥石流危险性评价。[结果]基于长江上游梯级电站开发区泥石流灾害特点,提出了长江上游梯级电站开发区泥石流治理工程效果评估模式,并提出了基于风险控制的水电工程泥石流"以排为主,适当拦挡"治理模式与减灾策略。[结论]矮子沟、大寨沟现有的泥石流防治措施在满库的状态下能够满足500年一遇泥石流过流的要求,泥石流危险性小。     

冰碛湖溃决型泥石流演化过程试验研究

[目的]分析冰湖溃决型泥石流演化过程中运动参数的变化特征,为冰湖溃决型泥石流的防治提供理论依据。[方法]采用水槽试验,探讨冰碛湖溃决型泥石流形成和演化过程。[结果]冰碛湖溃决泥石流属于典型的水力类泥石流;根据水沙两相流容重的变化,冰碛湖溃决型洪水演化为泥石流的过程可以概括为挟沙水流—泥石流—挟沙水流的演变,相对应的泥石流的粒径从粉砂到砾石,再到粉沙的变化过程;泥石流容重越大,一次泥石流过程中颗粒粒径越粗。从不同组次的试验结果来看,冰碛湖溃决泥石流粒径与其容重也存在正相关关系。[结论]泥石流的运动和演化过程本质上取决于冰碛湖溃决型洪水功率和沟床堆积物的粒径特征。     

基于试验模拟的滑坡泥石流灾害链风险监测预警

[目的] 开展以元阳梯田滑坡泥石流地质灾害链为基础的风险监测预警研究,为改善降雨诱发型滑坡泥石流灾害链的预警精度,提高防灾减灾工作针对性提供科学依据。 [方法] 采用降雨模型模拟试验来探讨元阳梯田滑坡—泥石流灾害链破坏过程,通过对降雨量、体积含水率和坡体变形破坏过程进行实时监测,分析不同降雨条件下灾害链风险预警阈值。试验设置长时间中雨(50 mm/h)、长时间暴雨(120 mm/h)、循环间歇暴雨和干旱突发型暴雨4种降雨工况。 [结果] 在降雨持续作用下,灾害链发展过程为：地表冲刷、蠕滑、快速滑动、泥石流运移及运移结束。坡体破坏最先从左侧坡脚开始,右侧坡脚稍后。不同降雨工况下坡体破坏形式不同：暴雨工况下坡体中部会产生一条横向裂缝,而形成上下两个滑块;中雨工况下坡体则陆续形成多个滑块;干旱突发暴雨工况下泥石流形成时间最短,运移距离最远,流通和堆积范围相比其他降雨工况更广。 [结论] 滑坡泥石流灾害链预警监测指标主要为累积降雨量、降雨持续时间、含水率变化和坡体变形发展现场监测。这些监测参数受降雨条件、土体性质、坡角和外部动力条件等诸多因素影响,因此在实际应用中需要综合考虑这些因素。     

小型装载机FOPS受落锤冲击的动态响应

为了提高小型装载机防落物保护装置(FOPS)的抗冲击性,讨论了FOPS受标准落锤冲击的破坏现象,提出应用显式动态有限元法解决小型装载机FOPS的冲击响应。以ZL15装载机为例给出了有限元模型的建立方法和边界条件的施加方法。分析了落锤碰撞FOPS时的冲击力波形、FOPS的冲击变形规律和能量转换规律。结果表明：冲击力波形与方波假设不同;冲击过程没有FOPS构件侵入DLV,FOPS满足ISO3449的要求;第一次冲击FOPS吸收了83%的能量,第二次及其以后的冲击可以忽略。在冲击能量不变的前提下,分析了落锤高度和质量变化对FOPS冲击变形的影响规律。结果表明：落锤高度变小、质量变大时冲击变形反而变大。     

泥石流堵塞主河试验特征与模式

[目的]分析泥石流入汇主河后对主河的影响以及泥石流堵塞主河的模式机理。[方法]通过泥石流堵河试验,同时对历史泥石流堵河案例进行调查研究和典型性深入剖析。[结果]根据泥石流运动过程与淤积形态得出泥石流堵河的3种模式分别为顶冲堰塞堵断模式、渗混堵塞溃决模式、束窄渐进式堵塞模式。对泥石流堵塞主河3种模式的运动与成灾机理进行了初步探索。[结论]顶冲堰塞堵断模式表现为龙头顶冲对岸、物源塞满主槽、脆弱区渗漏到主体垮塌的特征;渗混堵塞溃决模式表现为短时塞满主槽,水流渗混堵塞,流量加大的特征;束窄渐进式堵塞模式表现为主槽断面束窄、局部流量瞬时加大、渐进式局部堵塞的特征。当前的历史堵河事件以束窄渐进式堵塞为主,与试验统计结果吻合较好。     

青海省玉树州高原暴雨型泥石流形成机制——以称多县拉隆沟泥石流为例

[目的]对青海省玉树州高原暴雨型泥石流形成机制进行研究,旨在为此类泥石流灾害防治及风险减缓提供依据。[方法]以青海省玉树州称多县拉隆沟暴雨型泥石流为例,通过实地调查对其形成因素及形成机制进行研究。[结果]该泥石流主沟道长约3km,流域面积5.25km~2,纵坡比降212‰,高差约600m。物源区发育滑坡方量约为6.50×104 m~3,流域内冲出泥石流物质共约8.5×104 m~3,沟道内物源补给量2.0×104 m~3。[结论]青海省玉树州高原暴雨型泥石流的启动模式可总结为:滑坡—物源形成—固体物质起动—沟道侵蚀—泥石流形成。     

装配式地下粮仓钢板-混凝土组合仓壁轴压受力性能分析

为了研究装配式地下粮仓钢板-混凝土组合仓壁的轴压力学性能,该研究在仓壁试件轴压试验的基础上,对仓壁试件进行非线性有限元分析,模拟试件加载的全过程,进一步分析试件及其组件在加载过程中的受力性能及工作机理,并对钢板强度、混凝土强度、距厚比等不同的参数影响规律进行了分析.结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合较好,在最大试验...     

山丘区蓄水坑灌田间工程规划设计——以山西省太谷县节水灌溉示范园为例

[目的]对蓄水坑灌田间工程规划设计进行研究,解决蓄水坑灌未来推广运用中的问题,为推动山丘区蓄水坑灌的规模化、产业化发展奠定基础。[方法]以山西省太谷县节水灌溉示范园区为背景,将蓄水坑灌田间工程基本要素与微灌工程技术和低压管道输水灌溉工程技术相结合,因地制宜地对蓄水坑灌田间工程进行设计。[结果]采用水平集雨沟整地方法;每株果树布置4个蓄水坑,蓄水坑深度40cm;在降雨径流蓄滞能力设计为5a一遇24h最大暴雨量标准下,蓄水坑设计直径为30cm;坑内布置一体化设计的底板、固壁和顶盖;环状沟深度20cm,宽度30cm,半径50cm;输配水闸管系统包括干管、支管、毛管3级,管材为聚乙烯;四孔出流毛管沿环状沟内径呈环形绕树布置;给出了各管道管径、长度及进口工作水头的计算方法,以及系统工作制度的确定方法。[结论]对整地技术、蓄水坑设计与布置技术和低压管道系统设计技术的规划设计,能够满足山丘区蓄水坑灌的特殊灌溉要求。     

三峡库区动水压力型土质滑坡排水管布置优化——以卧沙溪滑坡为例

[目的]为降低动水压力型滑坡体内的动水压力,提高其稳定性,采取布设水平排水管的措施对该类型滑坡进行治理,并对排水管的布设方案进行优化,为同类滑坡的加固设计以及获得高效合理的排水管布设方案提供参考。[方法]利用土体级配曲线,采用间接方法近似确定滑体土土—水特征曲线,并尝试通过FredlundXing函数模型预测获得滑体土非饱和渗透函数曲线。采用均匀设计方法、有限元、神经网络和遗传算法相结合的综合集成方法开展排水管布设方案优化研究。[结果]获得了卧沙溪滑坡最优的排水管布设方案为:管长L为26.6m,间距D为6.88m,倾斜角θ为7.3o。[结论]采用该排水方案加固后的滑坡安全系数为1.101,大于设计安全系数1.10,满足滑坡加固安全与经济的要求。     

退耕还林工程对涞水县农村经济的影响

[目的]针对学术界就退耕还林工程对农村经济影响的不同看法,根据河北省涞水县1997—2010年统计年鉴数据和实地调研,分析退耕工程对农村经济的影响。[方法]用灰色关联模型对农村经济进行关联分析。[结果]在退耕还林工程影响下,涞水县土地利用结构发生转变,产业结构、农业结构得以改善,农民收入增加;第三产业、大农业中的林业与农村经济的关联度较高,其分值分别为0.75和0.66,但种植业、牧渔业等第一产业对农户增收影响较少。[结论]今后需进一步升级农村产业结构和农业内部结构,优化农村劳动力从业结构,推进贫困地区农村经济的可持续发展。     

基于热流量积分的混凝土温控水管冷却边界模拟算法

以往用冷却水管离散模型迭代计算混凝土温度场时,水管边界被近似认为是第三类边界条件,此类边界条件的参数获取要通过试验并进行反演,试验费用较大且有时候可靠性不高。针对该问题,在热量平衡条件的基础上提出由与水管接触混凝土的热流量、水管的导热系数、管壁厚度和水管内壁温度推算水管外壁温度的新算法,并对原有迭代方法进行改进,解决迭代次数多和迭代可能无法收敛的问题。对比算例中,采用传统算法,模型边界处的误差可达到1.67℃,而采用该新算法,误差仅为0.3℃。应用所提方法对某混凝土块施工期混凝土温度场进行了仿真计算,计算值与实测值吻合较好,且迭代收敛速度较快,一般的迭代方法,需要迭代15次,而采用改进的迭代方法,只需迭代7次即可以达到稳定值。该算法能明确通水冷却的边界条件,节省试验费用,提高计算效率,有较好的工程应用价值。     

麦冬和多花木蓝根系抗拉拔特性试验研究

[目的]揭示麦冬和多花木蓝根系根土界面的抗拉拔力特性,为根土界面摩擦特性的进一步研究提供依据。[方法]通过控制5个梯度的土壤含水率,采用直接施加垂直拉拔荷载的单根拉拔试验方法。[结果]麦冬和多花木蓝单根的最大抗拉拔力随根径的增加而增大且呈非线性幂函数关系;在相同土壤容重条件下,麦冬和多花木蓝单根的最大抗拉拔力随土壤含水率的增加而呈先增加后减小的趋势。在土壤含水率介于一定范围内时,多花木蓝根的最大抗拉拔力大于麦冬根的最大抗拉拔力,而在其它土壤含水率条件下,麦冬根的最大抗拉拔力大于多花木蓝根的最大抗拉拔力;并发现麦冬根的最大抗拉拔力的最大值在含水率为10.43%附近,而多花木蓝根的最大抗拉拔力的最大值则在含水率为13.00%附近。[结论]根径、土壤含水率和植物种类影响根土界面的抗拉拔力。     

漯河市规划区雨洪格局空间分布特征综合量化研究

[目的]探索城市雨洪格局空间分布规律,为海绵城市建设提供参考。[方法]建立GIS数据库,ArcGIS空间模拟与SCS-CN,SWMM模型相结合,定量分析20a重现期和2h,85.43mm降雨,漯河规划区产流和积水分布特征。[结果]研究区径流量和径流系数(相等)、径流体积、峰值流量、积水区域的自相关Moran's I系数分别为0.338(p0.001),0.142(p0.001),0.101(p0.001),0.918(p0.001),表明产流与积水分布均呈现显著集聚性,土地类型和管网分布对产流影响大于积水过程,而地形影响则相反;径流量和径流系数由中心向外递减趋势,径流体积与峰值流量受汇水区面积和城市管网分布影响;高产流风险区不透水面占该区域82.73%,径流系数0.7和不透水面70%的汇水区集中在城市中心;积水区用地类型以农业用地、城市绿地、道路用地为主,分别占总面积的36.56%,21.39%,21.82%,分布特征存在显著差异。[结论]城市地表结构变化与城市产流和积水分布关系密切,综合量化方法可以直观地反映城市雨洪格局特征与趋势。     

基于暴雨洪水管理模型的铁路车站片区雨洪模拟及低影响开发效果评价

[目的]减轻西北地区高速铁路车站片区建设过程引起的水资源矛盾问题,实现铁路车站片区雨水的积存、渗透和净化,促进雨水资源的利用和生态环境保护,实现高速铁路绿色施工。[方法]以甘肃省兰州市西客站为研究对象,采用暴雨洪水管理模型(SWMM)研究了传统开发下的雨水径流效应,并对采用生物滞留池、透水铺装、绿色屋顶及生物滞留池+透水铺装+绿色屋顶组合措施方案3种低影响开发(LID)方案进行了模拟。[结果]不同LID措施均能有效削减径流总量、洪峰流量、溢水量及延后峰现时间,其中组合LID方案的控制效果最佳,对洪峰流量和径流总量削减率高达75.9%和41.6%;透水铺装和生物滞留池对洪峰流量和径流总量的削减效果较显著;绿色屋顶单独铺设时,雨洪控制效果较差。[结论]合理采用LID措施可以有效地实现雨水的可持续管理,减小铁路车站片区的洪涝灾害。     

装配式钢板-混凝土地下粮仓螺栓-焊缝节点受弯承载力分析

装配式钢板-混凝土组合地下粮仓具有节约土地、节能减碳、绿色环保、密闭低温等优点,但是连接节点的结构形式和力学性能仍是制约其发展及推广应用的关键难题之一。为解决节点焊缝过多、施焊难度大等问题,该研究提出一种新型装配式钢板-混凝土组合地下粮仓螺栓-焊缝竖向节点,采用螺栓代替部分焊缝,减少焊缝长度、方便构件施工。依据规范要求及实际工程情况,设计了2种不同螺栓数量（单侧三螺栓连接和单侧五螺栓连接）的螺栓-焊缝竖向节点试件,利用四点弯曲试验与有限元数值分析,研究其破坏形态和受弯承载力性能。结果表明：三螺栓试件与五螺栓试件承载力的试验值分别为1 998、2 053 kN,两试件承载力基本相同;相较于五螺栓试件,三螺栓试件在破坏后具有更好的延性。在参数取值范围内,混凝土强度、内防水钢板厚度、外防水钢板厚度和内衬钢板厚度对峰值荷载回归得到的标准化系数（Beta）分别为0.993、-0.003、-0.012、0.056,表明增加混凝土强度可有效提高试件承载能力。研究成果可为装配式钢板-混凝土地下粮仓节点的设计提供科学参考和设计依据。