植被对波浪作用下床面切应力影响的数值模拟分析

本文基于OpenFOAM建立三维波浪数值水槽,模拟计算植被水域波浪作用下的床面切应力,分析了入射波高、植被密度、植被淹没高度、水流对植被水域波浪作用下床面切应力的影响。结果表明：纯波时,由于植被的阻水作用,植被水域床面切应力沿程衰减,其衰减程度与入射波高、植被密度及植被淹没高度呈现正相关;与纯波时相比,在波浪和同向流共同作用下正向床面切应力幅值增大,负向床面切应力幅值减小;弱水流对植被水域床面切应力的大小及分布无明显影响;强水流时,床面切应力在植被水域先增大后逐渐减小并在植被水域后显著降低。     

岩溶坝区透水参数的随机模型

岩溶坝区的渗透特性受高应力场的作用,使其固有的非均质各向异性更趋复杂,采用确定性的方法不能准确的描述其本质特性。本文在对岩溶坝区透水性随机场进行分析的基础上,提出了渗透随机性的数学描述。考察岩溶坝区主要的两场作用,即渗流与应力场的耦合。基于Taylor随机有限元建立了渗流应力耦合的随机微分方程格式,并对耦合随机模型反演求解渗透参数提出了思路。     

辐射井在强透水弱调节含水层地下水开采中的应用

本文通过在强透水弱调节含水层研究区建立了地下水流数模型、并在研究区域进行数值模拟计算的基础上,分析了不同取水构筑物的取水效果.得出了强透水弱调节含水层地下水采用辐射井开采的优越性和辐射井的设计参数,总结出辐射井是开采强透水弱调节含水层较为合理的取水构筑物.     

桥墩附近四面体透水框架抛投防冲效果试验研究

分析了目前国内所采用的抛石防护方法和土工织布上加压载防护方法的优缺点,对桥墩冲刷的机理进行了阐述,并且通过模型试验,研究了在桥墩周围抛投四面体透水框架进行防护的防护效果。从而证明了“四面体透水框架抛投防护方法”对桥墩局部冲刷的防护有一定的工程使用价值。     

不同破碎波对沙质海床作用的实验研究

破碎波对近海海岸地形以及海岸建筑物影响强烈,通过物理模型实验对孤立波、规则波作用下破碎带的床面形态以及孔隙水压力进行分析。破碎波冲击海床,破碎处床面上形成沙坝和沙坑,与规则波相比,孤立波破碎时对床面的冲刷更加剧烈,床面形成的沙坝和沙坑尺度更大,且土体内孔隙水压力幅值也较大。同时研究了波面变化对孔隙水压力的影响,发现波面变化历时曲线与孔隙水压力历时曲线相似,与孔隙水压力梯度历时曲线更为相似,说明波面变化更能反映海床内部孔隙水压力梯度的变化。通过探讨波浪与海床之间相互耦合作用,发现破碎带地形变化使得波浪出现不同破碎类型,分析得出卷破波比崩破波作用下孔隙水压力幅值大。     

考虑桩体刺入变形的透水混凝土桩复合地基固结理论研究

现有的多元复合地基利用两种或者两种以上的桩型对地基土进行加固,以期提高地基承载力、加速地基固结。提出了一种兼具散体材料桩和刚性不排水桩自身优点的透水混凝土桩复合地基固结模型。工程中刚性桩与土体的压缩量并不相等,这与等应变条件存在着不一致的地方。为此,抛弃传统等应变假设,考虑桩体向垫层和下卧层的刺入变形,对传统等应变假定进行修正,同时考虑了扰动区土体水平渗透系数的抛物线变化和水在桩体内的径向、竖向渗流,给出了此类固结问题的控制方程和解答以及复合地基固结度的表达式,并对复合地基固结度的解进行了讨论。最后与其他复合地基解做了比较并对固结性状进行了分析,并针对透水混凝土桩孔隙引起的桩阻作用对地基固结速度的影响进行了验证。     

水下沙丘形态演化的数值模拟实验

水下沙丘在海洋、湖泊、河流等浅水砂质沉积区广泛分布。基于过程的数值实验方法探讨了沙丘形态演化问题,试图解释在沙丘形成过程中各因素的作用及它们之间的关系。模拟中考虑了以下的变量:水深、沉积物粒度、沉积层厚度以及台风作用。模拟结果显示,沙丘的空间分布控制了空间流场的参数k₂,沙丘波高受水深、沉积物粒度以及沉积层厚度等因素的影响,沉积层厚度决定了沙丘的形态是否饱满。在台风作用中,沙丘波峰的沉积物被侵蚀,高程降低,波高渐小;台风作用后,沉积物被重新输运至波峰,沙丘高度逐渐恢复。因此,沙丘的高度取决于台风作用的时间以及2次台风作用之间的间隔。沙丘形态和尺度在台风作用前后变化较小,但沙丘演化的速度却有所提高。根据台湾浅滩和北海南部地貌系统数据的验证,模拟具有较好的效果。     

砾石覆盖对边界层风速梯度的影响

通过莫高窟窟顶野外风洞实验对不同覆盖度砾石床面风速梯度的变化规律进行了研究。结果表明,床面砾石平均高度以下风速梯度随砾石覆盖度变化比较杂乱,而砾石平均高度以上风速梯度随覆盖度增加呈现出有规律的变化。从覆盖度5%到35%风速逐渐减小, 40%~80%趋于稳定,35%最小。据此,大气边界层可明显分为两层,约以砾石平均高度为界,下层定义为粗糙亚层,上层定义为惯性亚层。粗糙亚层风速梯度随砾石间距高度比D/H值的变化同样比较杂乱;惯性亚层风速梯度随砾石间距高度比D/H值的变化规律比较一致:风速在D/H值0.3~1.5段趋于稳定,2.0~4.0段风速逐渐增大,1.5处风速最小。另外,对砾石床面不同高度阻风效应的计算表明,砾石床面的阻风作用在砾石床面表面附近最强(0.75 H~1.1 H),粗糙亚层阻风作用随高度增大而增大,惯性亚层阻风作用随高度增大逐渐减小。该粒径砾石阻风效应最优间距高度比D/H值为1.5,最优间距为3 cm,最优覆盖度为35%,为砾石防沙工程的铺设提供了一定的参考作用。     

海底透水通道发育带隧道施工注浆技术研究

通过对海底透水通道的特征分析,采用裂隙超前预注浆和裂隙补充注浆方法成功地解决了裂隙注浆堵水难题,为海底隧道安全施工提供了保障。提出了适于海水条件下的裂隙注浆原则、参数、设备、方法、工艺、材料及注浆效果检查方法,并成功地应用于胶州湾海底隧道穿越断裂破碎带时裂隙岩体注浆实践,其研究结果可为类似工程提供参考