非均匀颗粒流应力关系实验研究

颗粒流问题在自然界和许多工程领域都可能遇到。采用特殊的内外筒均可单独旋转的同心圆筒颗粒剪切实验装置,测量了非均匀离散颗粒在旋转剪切流动下的切应力变化,分析了颗粒浓度、粒径与边界条件等因素对颗粒流动应力的影响。结果表明,颗粒浓度和颗粒粒径均对剪切应力产生影响,Savage实验（内筒旋转）和Bagnold实验（外筒旋转）的结果产生差异的主要原因是边界滑移和旋转离心力。同时,基于已有成果,深入研究了颗粒应力关系变化的特点和规律。     

三门峡库区一维非恒定非均匀泥沙输移数学模型

黄河是高含沙河流,含沙量季节差异显著。因此研究黄河干流的非恒定水沙输移规律以及库区泥沙的淤积问题极为重要。应用圣维南方程组以及非恒定泥沙连续方程建立了非恒定非均匀泥沙含沙量计算公式,并根据沙量平衡方程推求出三门峡库区河底高程的变化规律。使用已有的资料对模型进行的验证表明:模型计算与实测资料符合良好,该模型具有较好的应用前景。     

河道非平稳流的内摩阻损失

洪水波在运动中不变形,则没有内摩阻损失,即所谓运动波。波体在传统途中变形,则有加速项或惯性力,内摩阻力等于惯性力。动量没有内摩阻损失,能量有内耗,故在非平稳流情况下,动量方程要比能量方程多一项惯性波。     

非均匀沙运动特性试验

天然河流床沙通常为非均匀沙,准确把握非均匀沙颗粒运动规律是模拟和预测天然河流河床演变的基础。开展了恒定均匀流条件下的非均匀沙推移质运动水槽试验,床沙粒径范围为0.10~20 mm。利用摄像机从顶部拍摄了粗化条件下的推移质颗粒运动,获取大量非均匀沙颗粒的运动轨迹,提取了颗粒运动速度、走停时间等基本运动参数,推移质运动颗粒粒径范围为0.74~8.19 mm。试验结果表明,非均匀沙床面聚集体或大颗粒使推移质颗粒运动方向发生改变,与均匀沙成果相比,非均匀沙推移质颗粒的纵向运动速度减小,横向运动速度增大;推移质颗粒纵向运动速度遵循指数分布,单次运动速度遵循Γ分布,横向运动速度及运动速度矢量角则遵循正态分布。     

弯道出流横向流速的衰减长度

为研究弯道出流横向流速的衰减规律,通过量纲分析建立了量纲一衰减长度的经验公式,采用系列数值试验的结果率定了该经验公式,分析了各因素影响程度以及衰减长度分布规律,并与理论公式进行了对比。试验发现雷诺数Re和弗劳德数Fr对衰减长度影响极小;衰减长度,横向上凹岸区最大,中间次之,凸岸区最小;垂向上近底区最大,近水面区次之,最小值位于中间。典型理论公式计算的衰减长度的垂向分布,与试验结果定性一致,但由于忽略横比降的影响,导致其在近底区偏小。结果表明:该经验公式考虑因素较理论公式更为全面;衰减长度在不同区域不同;采用相似模型研究弯道出流的环流衰减长度时,需要保证阻力相似,但一定条件下,可以放弃Fr和Re相似。     

均匀横向各向同性介质中P波及SV波的射线规律

常规的反射数据处理都假定介质为均匀且各向同位。研究表明，各向异性的存在会严重影响处理和解释的结果。在已有知识的基础上，研究了二维均匀横向各向同性介质中的射线传播规律并描述了速度各向异性波场的特征。对于准P波，各向异性参数ε，δ的绝对值决定波前面的形状，而ε与δ之差决定射线密度；对于准SV波，σ则是主要的控制因素。     

湿润气候区非均匀地表平均蒸散发率参数化方案研究

从水文过程的物理机制出发,提出湿润气候区平均蒸散发率的一种统计-动力参数化方案.将陆面蒸散发过程的复杂机制分解为地表层裸土及植被两种下垫面的土壤水分饱和区与非饱和区影响下的通量贡献.从理论上推导出考虑土壤含水量次网格尺度非均匀性的区域蒸散率解析表达式.根据湿润气候区土壤水分空间分布PDF的特点,给出适用于湿润气候区的平均蒸散发计算式.以长江三角洲为例进行的数值试验证明其合理性与可行性.     

路基边坡的非均匀变形分析

某岩质路基边坡被１￣２ｍ厚的砂粘土层覆盖,变形具有明显的非均匀性。边坡地下水水位的大幅度抬升是促进其显著变形的关键因素;变形的非均匀性是由地下水动态对降雨过程的迟钝的反应所决定的;地下水动态对降雨过程的敏感程度受控于土层的初始渗透性、降雨方式和降雨量;能够对地下水动态产生明显影响的降雨过程一般应同时满足以下３个条件;ａ．雨前经历过较长时间的炎热天气,土层蒸发强烈、初始渗透性良好;ｂ．降水过程以中到     

非均匀地基中倾斜桩基竖向承载特性模拟试验研究

群桩基础中设计的倾斜桩基以其横向阻抗能力强等优势在港口、码头以及桥梁基础中得到了较为广泛应用。随着山区及不均匀地基土地区高速公路等基础设施的建设,在滑坡、斜坡变形体和不均匀地基上设计倾斜群桩桥梁基础的情况将会越来越多。由于倾斜桩基受力状态的复杂性,目前倾斜桩基础设计仍参考竖向桩基承载力计算理论,凭借经验进行设计。对此人们虽然做了许多探索,但仍未形成完善的设计计算理论和标准。为此,结合厦深客运专线某特大桥桩基选型研究项目,利用相似材料物理模拟试验,就倾角为0°～12°周边斜桩的群桩基础竖向承载力进行了试验研究。结果表明,竖直桩基的荷载-沉降曲线呈缓变型,倾斜桩基则呈陡降型;就倾斜群桩基础竖向承载力而言,倾斜基桩的合理倾角为8°左右;竖直桩基中角桩轴力最大,边桩轴力次之,中桩轴力最小,倾斜桩基中的中桩轴力最大,角桩轴力次之,边桩轴力最小;倾斜桩基桩身弯矩分布形式与基桩的倾角有关,当倾角达到12°时,桩身将出现反向弯曲段。基桩倾角的不同是导致倾斜桩基和竖直桩基竖向承载特性显著不同的主要原因之一。     

粘性泥石流的平均运动速度研究

粘性泥石流是泥石流类型中最常见也是危害最大的类型,泥石流的运动速度是泥石流的动力学参数中最重要的参数,因此准确而简洁地计算粘性泥石流的运动速度就显得非常重要。不同的泥石流地区的泥石流阻力有很大的不同:有的地区阻力较大,属于高阻力地区,泥石流运动速度较低;有的地区阻力较小,属于低阻力地区,泥石流运动速度较高。目前的粘性泥石流平均速度公式还不能兼顾计算所有地区的不同阻力类型的泥石流速度。泥石流的不均匀系数在不同的泥石流地区有很大的不同：不均匀系数小的地区阻力大,而不均匀系数大的地区阻力小,因此可以用不均匀系数划分泥石流沟的阻力特征,从而得到能兼顾所有不同地区的泥石流阻力规律。由一系列野外观测资料得到的由泥石流不均匀系数、泥石流运动底部纵比降和水力半径计算的粘性泥石流运动平均速度经验公式,能适应各种类型的泥石流沟,与其它系列的观测资料对比有很好的一致性,与粘性泥流的观测资料对比也很接近。由流体流动的福劳德数可以确定流动的缓急程度。一般的粘性泥石流都是急流,少数是缓流,极少数是运动速度非常缓慢的容重过大的粘性泥石流。粘性泥石流运动平均速度经验公式用于一般急流的粘性泥石流的速度计算结果很好,但不适用于容重过大的缓慢流动,对于缓流粘性泥石流速度计算偏大。在对泥石流的评估和治理中,平均速度公式可以用于泥石流堆积扇上游渠道中的粘性泥石流速度计算,对泥石流堆积扇上的粘性泥石流速度计算偏大,不适用于缓慢流动粘性泥石流,但在对泥石流的危害评估和治理中可以忽略缓慢流动的发生。     

洪水混沌特性初步研究

混沌与随机是本质上不同的两种特性。区分产生洪水过程系统的混沌性和随机性是进行洪水模拟和预测的基础。从洪水时间序列出发,通过非线性动力系统重构和信息提取识别其基本特征。初步结果表明,洪水时间序列具有混沌动力系统的一些特征,即存在具有较低分维值、正的Lyapunov指数和Kolomogolov熵的奇怪吸引子,从而表明看起来异常复杂的洪水现象可能是由内在的非线性动力系统演化的结果。     

琼北全新世火山区熔岩流流动速度的恢复与火山灾害性讨论

琼北全新世火山区分为 4个火山系统 ,熔岩流流动距离集中在 4～ 8km之间 ,而熔岩流宽度则以 1.5km左右为常见。根据琼北全新世火山区内熔岩流不同流动单元表面坡度、岩流厚度的调查 ,结合熔岩流温度与密度等物理参数计算恢复的琼北全新世火山区熔岩流流动速度众值在 0 .5 m/ s左右 ,底部剪切力约为 5 0 0 0 Pa。对于厚度巨大的熔岩流 (流动单元厚度 >15 m)流动速度可加快至 5 m/ s,而底部剪切力则可加大至 5 0 0 0 0 Pa。对于一条 8m厚的熔岩流 ,其地表流动时间均在 10 0 h以内 ,而以流动时间在 1d以内为常见。根据熔岩流长度与体积恢复的喷发持续时间对于不同火山系统短至 2个月 ,长达 2年。8km预期熔岩流长度可以作为未来火山喷发时熔岩流火山灾害影响范围的重要参照系数 ,制定的相应减灾措施应该以此作为重要依据之一。琼北近代火山区火山灾害主要表现为熔岩流对农田、林地、道路的毁坏及引发的火灾     

Unsteady source flow in weakly heterogeneous porous media

Average nonuniform flows in heterogeneous formations are modeled with the aid of the nonlocal effective Darcy's law. The mean head for flow toward source of instantaneous discharge in a heterogeneous medium of given statistics represents the fundamental solution of the average flow equation and is called the Mean Green Function (MGF). The general representation of the MGF is obtained for weakly heterogeneous formations as a functional of the logconductivity correlation function. For Gaussian logconductivity correlation, the MGF is derived in terms of one quadrature in time t and it is analyzed for isotropic media of any dimensionality d and for 3D axisymmetric formations. The MGF is further applied to determining the mean head distribution for flow driven by a continuous source of constant discharge. The large time asymptotic of the mean head is analyzed in details.     

嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力浅析

为求出嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力的表达式，假定嵌岩桩桩侧破坏由桩岩接触面上的滑动引起，桩岩接触面的压力由加载前岩土层自重产生的侧压力和由剪切膨胀产生的应力增量组成。用弹性力学的方法求解出桩侧正应力，引入了岩石破坏的Hoek-Brown强度准则，由此求出了嵌岩段桩侧阻力的表达式，并指出了此公式的适用范围。最后结合工程实际进行了对比分析，表明本文方法具有一定的实用性。     

根据泥石流沉积物计算泥石流容重的方法研究

泥石流的容重是泥石流的最重要的参数之一,用简单易行的方法获得泥石流的容重因泥石流灾害的评估和泥石流的防治的需要显得日益重要。分析了泥石流的组成颗粒中3个分别代表粗颗粒,细颗粒和粘粒颗粒的颗粒粒径,即2 mm、0.05 mm和0.005 mm,及它们的百分含量与泥石流容重的关系。在对泥石流的组成颗粒的研究中发现泥石流中的粗颗粒,细颗粒和粘粒颗粒的百分含量与泥石流容重都有一定的关系,但因地区的差异这种关系不是唯一的。粘性泥石流中的粘粒含量与物源区的粘粒含量相当,稀性泥石流的粘粒含量远大于物源区的粘粒含量。用粗颗粒和细颗粒百分含量计算的泥石流的容重与泥石流观测样和沉积样对比有较好的一致性。根据泥石流沉积物计算的泥石流容重应服从根据沉积物的特征判断的泥石流类型和框定的泥石流容重范围。     

边坡稳定离心模型试验中离心力分布不均匀的影响

边坡稳定离心模型试验中离心力分布不均匀会给试验结果带来误差。本文用圆弧滑动计算法探讨了这种误差的大小、影响因素及变化规律，提出了减少误差的措施。     

试论桩侧向最大挤压力的黄金分割

根据桩侧孔隙水压力和挤压力曲线的分析研究,最大值正是硬层和断桩出现部位,约为桩入土深度乘以0.618之黄金分割处。据此,为打(压)桩施工地基侧向变形最大值发生深度的估算提供了一个简捷的方法。     

定点式横向声学多普勒流速剖面仪应用研究

介绍了应用定点式横向声学多普勒流速仪进行实时流量在线监测方面的比测率定研究工作。主要从设备选型、安装位置、代表流速计算、单元流速区间选择、关系率定、精度评定、测点流速分析等方面进行了分析研究。通过设备选型、安装位置、单元流速区间选择等多方面的比较分析,选择最佳方案,进行比测分析,率定出代表流速与断面平均流速的关系。重点对设备安装位置、单元流速区间的选择、流速横向分布等进行比较分析,对于其他测站的类似H-ADCP监测方案有一定的指导意义。     

考虑侧填荷载的分离式基础涵洞地基承载力新算法和试验

为了研究涵侧填土对采用分离式基础涵洞地基承载力的提高效应,先结合基底土体的受力特点,进行受力分析,建立计算模型,构建求解分离式基础地基极限承载力的算法,给出承载力表达式。然后在相似理论的指导下,设计了5组模型,试验模拟粉质黏土地基受荷变形直到破坏的全过程,绘出荷载-沉降曲线,测得涵侧填土高度为0、4、8、12、16 m时的地基极限承载力。试验发现:随着侧填土高度的增加,承载力显著提高,当填土为12 m时已达到885 kPa;但提高幅度表现出非线性特性,先从18.42%增加到36.11%,然后减小到3.39%;当填土达到16 m时承载力达到915 kPa且不再增加;同时发现使用本文算法与试验实测值的误差小于10%,可以考虑用此算法计算分离式基础涵洞的地基极限承载力。继而得出结论:当涵洞地基沉降满足设计要求时,涵侧填土显著提高了地基承载力,节约工程造价,且提高的幅度先增加后减少,当达到16 m时地基承载力便逐渐趋于915 kPa。