输水渠系水动力数字孪生模型糙率估计方法

为提高水动力数字孪生模型校正环节中糙率估计的实时性和精细化，考虑糙率值在渠道纵向上的空间变异性，提出基于水力半径变化和估计精度分段估计糙率的思路；基于渠道分段，提出独立估计法和联合估计法2种不同估计框架。基于有限的观测水位，在框架内应用集合卡尔曼滤波算法，在线估计各渠段的糙率值。结果表明：相比未分段时，2种估计方法可提高模型精度20%～50%,独立估计法误差累积小，适合复杂渠系；而联合估计法适用于观测量缺失的简单渠道。研究成果可服务于水动力数字孪生模型的参数估计和变量更新，为建设数字孪生水网提供参考。     

饱和多孔介质动力应变局部化分析中的内尺度律

对饱和多孔介质动力应变局部化分析中的材料内尺度律问题进行研究，讨论了当软化发生时饱和多孔介质分析的动力学稳定性问题，研究工作表明，由于液体相的作用，饱和多孔材料的动力学特性与单相固体材料有着明显的不同，特别是当应变局部化发生时，在特定情况下将仍存在可通过材料软化区域的动力波，也就是波动问题仍具有弥散特性，在此基础上，给出多孔材料的内尺度律的判定公式，讨论了内尺度律存在的条件。     

内孔隙与各向异性对钙质砂液化特性的影响

针对循环荷载作用下钙质砂的力学特性，分析了各向异性与内孔隙对钙质砂液化特性的影响。提出围压增大时，内孔隙释放率增加，次生各向异性变小，二者均使钙质砂抗液化能力增强；固结应力比增加时，初始各向异性愈明显，钙质砂抗液化能力减弱。最后，分析了钙质砂的循环活动性机理。     

清水冲刷条件下长江中游沙卵石河段局部卵石淤积成因

为探究三峡水库持续下泄清水条件下长江中游沙卵过渡段内卵石局部冲刷、搬运和淤积现象的成因，采用近期水文、泥沙和地形观测资料，结合河道平面二维水动力模型，计算了研究河段内各级流量下的泥沙起动粒径分布，分析了上游来流、下游水位变化的影响，辨析了河床冲淤的成因。结果表明:① 45 000 m3/s以上流量时，粒径大于30 mm的卵石可沿洪水主流带连续搬运；流量低于15 000 m3/s时，大粒径卵石只能沿枯期主流在浅滩河段局部搬运；流量介于两者之间时，水流对大粒径卵石的输移动力相对较弱。②三峡建库后，洪水量级削减而枯水天数增多，不利于卵石长距离下移，而水位下降不断溯源传递，促使枯水流路上原本稳定的区域开始冲刷。③局部淤积现象由枯期水动力增强所导致，与长江中游沙卵过渡段特殊的地貌和沉积环境有关。卵石局部冲淤调整可能在河段内多个位置长期存在，需引起关注。     

基于加载动力效应对孔压滞后现象的一个解释

在底部可测孔压的固结仪内进行单面排水固结试验时,观测到试样底部的孔压可出现滞后现象。为分析其原因,考虑加载引起的动力效应,建立以竖向应变为求解对象的一维动力固结方程,并用有限差分法进行求解。引入新指标CD来综合考虑试样压缩模量、渗透系数、密度以及土样厚度等4个参数对动力效应的影响,探讨了该指标对固结过程中孔隙水压力的影响。计算结果表明,瞬时加载引起的动力效应是引起试样内孔压滞后的一个原因,并且对于压缩模量或渗透系数较大的试样,更易出现孔压滞后现象,同时动力效应对固结度的影响则主要体现在固结的前期。最后讨论了固结分析时可以忽略动力效应的范围。     

板-复合地基动力分析半解析元法

将复合地基视为横观各向同性材料,利用半解析数值方法的基本原理分析板-复合地基动力相互作用问题,克服有限元法中人为设定计算边界的弊端,提高了计算精度,并将三维问题转化为一维问题计算,显著减少了计算工作量。通过改变复合地基置换率、加固深度和桩土模量比,研究了板-复合地基体系动力特性的变化规律。计算结果表明,增大加固深度、置换率和桩土模量比对系统频率和振幅均有影响,并使频率有一定的提高,动力基础设计时,应注意复合地基置入对基础动力特性改变的影响。     

基于细观力学的混凝土劈拉破坏率相关特性研究

提出了一种高效的混凝土细观力学预处理方法,其中包括基于背景网格的骨料投放与细观三组分的识别;建立了颗粒离散元的混凝土细观力学模型。利用该模型对不同应变率下混凝土的劈拉试验进行了数值仿真,仿真结果显示出的混凝土动力强度提高的规律以及不同应变率下混凝土的破坏模式与试验结果吻合较好。研究表明,随着应变率的提高,混凝土破坏时产生更多弥散状分布的裂纹,同时有些裂纹穿过强度较高的骨料,导致混凝土在高应变率破坏过程中消耗更多的能量,是混凝土的动力强度提高的重要原因。此外,在高应变率下,力链产生更多的分叉,空间分布的不均匀性和随机性增加,因此,在高应变率下混凝土动力强度表现出更大的离散性。     

清水冲刷条件下长江中游沙卵石河段局部卵石淤积成因

为探究三峡水库持续下泄清水条件下长江中游沙卵过渡段内卵石局部冲刷、搬运和淤积现象的成因，采用近期水文、泥沙和地形观测资料，结合河道平面二维水动力模型，计算了研究河段内各级流量下的泥沙起动粒径分布，分析了上游来流、下游水位变化的影响，辨析了河床冲淤的成因。结果表明：① 45 000 m³/s以上流量时，粒径大于30 mm的卵石可沿洪水主流带连续搬运；流量低于15 000 m³/s时，大粒径卵石只能沿枯期主流在浅滩河段局部搬运；流量介于两者之间时，水流对大粒径卵石的输移动力相对较弱。② 三峡建库后，洪水量级削减而枯水天数增多，不利于卵石长距离下移，而水位下降不断溯源传递，促使枯水流路上原本稳定的区域开始冲刷。③ 局部淤积现象由枯期水动力增强所导致，与长江中游沙卵过渡段特殊的地貌和沉积环境有关。卵石局部冲淤调整可能在河段内多个位置长期存在，需引起关注。     

基于Workbench的声频钻机动力头隔振特性分析

声频动力头的隔振是保证其能否安全稳定工作的关键,本文基于单自由度系统有阻尼受迫振动理论建立了动力头隔振机构受迫振动模型,发现隔振橡胶刚度k、阻尼c以及施加外部激励力频率w等是影响动力头隔振性能的主要因素;在此基础上建立动力头的动力学模型,对其进行振动特性仿真研究。研究结果显示,动力头的隔振传递率与外部施加的激励力频率成正比,与隔振弹簧刚度成反比,与隔振弹簧阻尼成正比,且当弹簧刚度增大到一定值时,隔振传递率趋于定值。因此在实际工作时,可通过适当提高外部激励频率,隔振弹簧选择刚度较小、阻尼较大的橡胶材料等方法,以提高动力头隔振性能。研究结论可为设定声频钻机工作频率、优化设计动力头隔振机构等提供参考。     

入湖河道生态修复工程对水流流速的影响研究

在河流中开辟生化反应区、直接布设仿生填料净化河流微污染水体可以达到改善入湖水质、减少投资、降低能源消耗的目的。但在河道内直接布设填料势必会对河流的水动力条件及其河流原有的使用功能造成一定的影响。从填料给水流带来的阻力、流速及糙率变化等方面进行河道内直接布设生物填料对河流水动力条件的影响试验分析。结果表明,由于河道流速不大(属于缓流水体),9根/m2的填料布设密度对水流的扰动作用程度不高,填料段的糙率仅为无填料段糙率的1.08倍,不会对河道的泄水能力造成影响。     

冲击地压煤层大直径卸压孔快速成孔关键技术

为了提高冲击地压矿井大直径卸压钻孔的成孔率和施工效率，通过对冲击地压矿井煤岩体应力特征、卸压孔孔壁扰动动力失稳特性及施工特点的分析，探讨了大直径卸压孔快速施工的关键点在于高效排渣、快速成孔提钻。采用具有1.25 m行程轨道、大通孔动力头的ZDY4000LR型钻机，优化了大直径卸压钻孔施工操作流程，形成了水介质螺旋宽翼片双动力排渣高效成孔工艺方法，并在河南义马矿区和陕西彬长矿区进行了现场试验。结果表明:该工艺技术能够安全、高效地施工大直径卸压钻孔，施工效率较大螺旋钻进技术提高了48.9%，成孔率可达到100%。研究成果对类似冲击地压矿区施工煤层卸压孔提供借鉴。      

生态水文学:生态需水及其与流速因素的相互作用

本文研究涉及生态水文学中生态需水问题的一般认知。探讨了生态系统动态变化与水流驱动力因素之间的关系，重点探讨水流驱动因素中的关键指标—流速，通过分析流速与生态系统相互作用，从生态水文学动力因素出发估算生态需水；基于生态流速和水力半径，提出考虑河道内生态需水与水力因素关系的生态水力半径法，充分利用水生生物信息（鱼类产卵洄游流速）与河道信息（水位、流速、糙率等）估算河道内生态需水；归纳生态水力半径法在生态需水计算中的初步应用:考虑污染物降解耦合水量水质的生态需水计算、考虑鱼类等生物对流速要求的生态需水计算、考虑河道冲淤平衡的输沙需水量计算等方面。本文提出的生态流速研究既包括生物生长发育适宜的流速，又包括流速大小变化所涉及的许多动力因素，旨在延伸与扩展生态水文学的内涵与应用。     

生态水文学:生态需水及其与流速因素的相互作用

本文研究涉及生态水文学中生态需水问题的一般认知。探讨了生态系统动态变化与水流驱动力因素之间的关系，重点探讨水流驱动因素中的关键指标——流速，通过分析流速与生态系统相互作用，从生态水文学动力因素出发估算生态需水；基于生态流速和水力半径，提出考虑河道内生态需水与水力因素关系的生态水力半径法，充分利用水生生物信息（鱼类产卵洄游流速）与河道信息（水位、流速、糙率等）估算河道内生态需水；归纳生态水力半径法在生态需水计算中的初步应用：考虑污染物降解耦合水量水质的生态需水计算、考虑鱼类等生物对流速要求的生态需水计算、考虑河道冲淤平衡的输沙需水量计算等方面。本文提出的生态流速研究既包括生物生长发育适宜的流速，又包括流速大小变化所涉及的许多动力因素，旨在延伸与扩展生态水文学的内涵与应用。     

山区型河道一维水力数值模拟糙率确定方法

糙率参数取值是河道水流一维数值模拟的关键技术。山区型河道因河势变化急剧而产生的局部阻力对水流流态影响较大。根据山区型河道的水力特性，提出了综合反映子河段内河底切力及局部阻力的综合糙率的确定方法，并通过算例对该方法进行了测试，取得了预期的效果。该方法使得水流一维数值模拟时的计算子河段划分趋于方便，同时对于缺少历史观测资料的河道糙率参数的确定，提供了一种新的方法。     

圆锥重型动力触探预打段值的确定

通过８项勘察工程的圆锥重型动力触探资料的统计分析,在保证钻孔内圆锥重型动力触探Ｎ６３．５值浅部异常出现概率〈１０％的前提下,提出初步预打段指标值,即全孔泥浆护孔时为２０ｃｍ,非全孔泥浆护孔时为３０ｃｍ。     

动力变质岩分类命名探讨及其研究的地质意义

本文根据岩石的构造和观察尺度以及其它形变特征提出了一个简明、方便的动力变质岩分类命名方案，认为所有动力变质岩可分为两大类：具有定向构造的动力变质岩和无定向构造的动力变质岩。同时介绍各动力变质岩种类并探讨动力变质岩的叠加命名法。研究动力变质岩有助于了解断裂带的力学性质及其演化过程。在对受断裂带所控制的热液矿床进行找矿勘探时，认真研究和划分动力变质岩及其分带具有重要的指导作用。     

郯庐断裂带南段双山韧—脆性剪切带物质迁移与CO2释放研究

根据动力变质作用的特点，在野外和室内正确鉴别区分郯庐断裂安徽肥东双山一带不同变质等级的动力变质带的矿物组合特点，应用体积亏损-元素得失方程，计算了在应力作用条件下，不同变质带内，不同等级的碳酸盐岩地层的各元素（组分）的得失状况，特别仔细地深入地模拟计算了不同岩性的动力变质岩的构造应力作用下的CO2的释放量和释放机制，从而为探讨和研究动力变质作用下，碳酸盐岩地区岩石生成CO2的过程提供理论和实践上的依据。     

波流边界层水沙运动数值模拟——I:水动力模拟

波流边界层水动力模拟对研究波流相互作用和泥沙运动具有重要的理论意义和实践价值。开发了波流边界层1DV垂向一维水动力数值模型,可用于模拟漩涡沙波床面和平底床面水动力特征。模型的构建基于边界层控制方程,平底床面采用k-ε模型,沙波床面采用双层模型,提出了漩涡层和紊动扩散层交界面紊动动能和紊动耗散率表达式。试验资料验证表明,模型较好地模拟了波浪-水流-床面共同作用下的边界层水动力特征,包括波周期内不同相位流速分布、紊动动能、剪切应力等以及波致时均流速分布和波流相互作用下的时均流速分布等。根据所建模型,讨论了不同床面和波流组合条件下的水动力特征。该模型可为研究波流边界层内水动力特征提供工具。     

三峡地区泥灰质岩石中几种表生构造及其与地质灾害的关系

三峡地区泥灰质岩石中表生构造形成于特殊的地质、地貌和气候条件，具有不同于内动力构造的特殊成因。当与内动力构造相叠加时，会使地质问题变得非常复杂。表生构造可分为连续构造型式、非连续构造型式和过渡构造型式，其中连续构造型式包括飞雁状褶皱和倾倒弯曲构造，非连续构造型式包括密集节理带和溶蚀正断层，过渡构造型式包括石香肠构造和块体翻转构造，它们在三峡地区广泛发育，是泥灰质岩石遭受溶蚀作用形成的。表生构造的发育过程也是地基变形、破坏的过程，三峡地区大量的地质灾害便与表生构造的发育有关。因此，防治地质灾害最有效的措施是防止水向地基入渗。     

隧道口顺层斜坡地震动力响应特征振动台试验

为研究地震作用下隧道洞口段顺层边坡的动力响应特征及动力破坏模式,基于动力模型试验的相似关系,设计完成了隧道洞口段顺层边坡振动台缩尺模型试验.试验结果表明,地震作用下模型边坡具有典型的地形放大效应,模型边坡具有明显的坡表动力放大效应,相同条件下与坡内相比坡表的动力放大效应较大;地震动输入方向及强度对模型边坡的动力响应特征具有影响,相同条件下与输入垂直地震动相比输入水平地震动时模型边坡的动力放大效应较大;隧道结构改变了模型边坡的局部动力响应特征,对坡体的动力放大效应具有放大作用;地震作用下模型边坡的动力破坏模式为地震诱发-最上层结构面逐渐形成滑带-最上层结构面以上滑体滑动破坏-滑体堆积坡脚.