2016, 44(3):189-195. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2016.03.001
摘要:综合考虑大型地下洞室群施工现场的开挖进度信息、支护进度信息及新出露的地质信息,建立能够实时更新且反映工程实际进度的三维全尺度数值仿真模型,结合均匀设计和人工神经网络技术,基于C#.NET+Python混合编程技术对通用数值软件ABAQUS进行二次开发,提出大型地下洞室群施工期围岩力学参数实时动态反演分析方法。以黄登水电站为例,对其地下洞室群施工期围岩力学参数进行实时反演。结果表明:各施工分期测点计算位移与实测位移随施工期的曲线变化规律一致,实测值与计算值吻合度较高,第五期的平均误差仅为5.5%,得到较好的反演结果,验证了此法的合理性和可操作性。
2016, 44(3):196-202. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2016.03.002
摘要:为了更好地模拟地下洞室中存在的相邻块体结构在地震荷载作用下的运动与动态响应特性,建立了一种考虑块体间黏结强度影响的地下洞室相邻块体动力抗滑模型,并通过数值模型分析了该抗滑模型的有效性与优越性。在工程实例分析中,采用经典抗滑模型时Ⅰ类相邻块体中两块体水平X向位移在整个地震阶段的均方根值分别为2.16 cm和2.02 cm,采用修正抗滑模型时两块体对应响应值分别为2.00 cm和1.94 cm;Ⅱ类相邻块体中两块体在经典抗滑模型与修正抗滑模型条件下的对应响应值分别为3.68 cm和3.65 cm与3.55 cm和3.54 cm,上述结果反映了相邻块体在黏结特性的作用下具有更好的稳定性,说明该模型具有较好的工程适用性与应用价值。
2016, 44(3):203-208. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2016.03.003
摘要:为了克服弹性补偿法每一步计算量太大的问题,结合弹塑性分析法和塑性极限分析法的优点,提出求解复杂结构极限荷载的增量弹性有限元迭代法(IEFEIM)。该方法以荷载因子β为变量,采用自适应增量调整技术,迭代逼近满足平衡条件和屈服条件的最大荷载因子βmax。与弹塑性分析法相比,IEFEIM只需材料的强度准则,不需要材料屈服、破坏后的本构关系;与塑性极限分析法相比,IEFEIM只需增量定向搜索逼近荷载因子最大值,无需开展大范围搜索的规划算法;与弹性补偿法相比,只需形成一次整体刚度矩阵,无需每一步重新形成整体刚度矩阵,可以有效地减少每次迭代的计算量。工程实例表明,IEFEIM可以有效地求得高拱坝的极限荷载,并可以给出临近极限状态时的结构性状。
2016, 44(3):209-213. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2016.03.004
摘要:针对水轮机转轮叶片裂纹现象,从水轮机调速器的开机规律对转轮的影响角度出发,建立计入非线性环节的电液随动系统模型和基于模型综合特性曲线的水轮机模型,分析按一段直线规律变化的闭环开机特性,提出了考虑水轮机工作水头偏差等因素的综合性能指标,并基于该指标对某水电站机组开机过程进行仿真优化。结果表明,按综合指标优化得到的闭环开机过程有优越的动态性能,减少了开机规律对转轮的影响。
2016, 44(3):214-218. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2016.03.005
摘要:为了量化糙面土工膜表面粗糙度变化规律,研制了表面粗糙度测量仪,并进行了不同法向应力下糙面土工膜和无纺土工织物界面剪切和对应的糙面土工膜表面粗糙度试验。研究表明,糙面土工膜和无纺土工织物界面剪切强度是由糙面土工膜粗糙凸起和无纺土工织物纤维相互嵌入和拉拽作用产生的,界面的剪切峰值摩擦系数主要受到法向应力的影响,界面强度发展到残余强度,糙面土工膜粗糙凸起磨损趋于稳定,无纺土工织物纤维定向排列完成。
2016, 44(3):219-225. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2016.03.006
摘要:采用离散元程序PFC3D对散装铁精矿在动力荷载作用下发生流态化的室内振动台模型试验进行数值模拟,从细观的角度研究铁精矿流态化的演化规律及内在机理。考虑流态化过程中的非饱和特性,利用微小颗粒模拟水团,通过设置黏结模型模拟矿粉颗粒间的基质吸力,实时观察流态化过程中铁精矿位移场、水颗粒迁移情况以及细观组构的变化和发展,并将数值模拟结果与室内模型试验进行对比分析。结果表明:铁精矿发生流态化的主要原因是水液面的上升;其细观机理为在动力荷载作用下,铁精矿细颗粒沿着粗颗粒孔隙向下运动和颗粒间水团汇集形成水膜后的向上迁移。
2016, 44(3):226-232. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2016.03.007
摘要:为研究混凝土试件的开裂特性,基于细观力学理论对传统平均化方法进行了改进,提出了开裂区平均化方法。利用不同的平均化方法对级配与粒径分布相同的不同尺寸试件进行计算分析,研究混凝土试件的开裂特性和开裂尺寸依赖性的产生机理。结果表明,开裂区平均化方法能够得到具有尺寸一致性的、表征试件开裂破坏全过程的开裂特性曲线,可确定重要开裂计算参数;开裂尺寸依赖性的出现是由于在试件尺寸变化时,试件中占较小空间的局部开裂区大小及其力学特性基本不受尺寸变化影响,而占较大空间的线弹性区大小及其力学性能却受尺寸变化影响较大,导致整体宏观响应受尺寸变化较大,并由此产生尺寸依赖性。
2016, 44(3):233-239. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2016.03.008
摘要:基于三维Biot固结理论,考虑涂抹效应,采用修正剑桥模型和渗透系数均质化方法,应用ABAQUS软件对真空负压下软基加固过程进行三维有限元计算,对不同加载方式、变化渗透系数和密封深度这3种因素的有限元计算结果进行比较分析。结果表明:三维有限元能更真实地反映真空负压固结过程,砂垫层节点施加荷载方式的计算值与实测值吻合较好;考虑渗透系数随孔隙比变化时,表面沉降量、沉降趋势和固结度更接近实际情况;最优有效密封深度约为3 m。
2016, 44(3):240-245. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2016.03.009
摘要:针对我国多个流域所面临的生物资源更替与衰退问题,阐明重大水利水电工程对河流重要水生生物的影响机理,总结流域水生态调控方法和关键技术,以期为我国流域水生态文明建设和生态保护提供相关技术支撑。主要聚焦长江等我国大型河流,评述了重大水电工程影响下四大家鱼、中华鲟等重要水生生物的生存现状与变化趋势;通过揭示重大水利水电工程建设与运行对重要水生生物生境的多种胁迫效应,分析了重要水生生物自然繁殖的可调控性与实现途径;进而结合重大水利水电工程生态调控实践,系统论述了促进重要水生生物自然繁殖的水利工程优化调控关键技术及其适用性。
2016, 44(3):246-251. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2016.03.010
摘要:利用降水数据,采用Mann-Kendall检验和SPI指数方法从不同时间尺度分析徐州地区干旱发展趋势,结合实地调研结果,给出近年干旱形成的原因。降水趋势分析表明,徐州地区1951—2013年降水量呈逐年减少趋势,其中春、秋和冬季更显著。年尺度的SPI指数结果显示,徐州地区干旱有显著增强趋势。从季度尺度SPI指数分析来看,春、秋和冬季干旱程度整体有增强趋势,夏季相反但并不明显。计算了2009—2013年徐州地区的逐月SPI指数,发现除2011年各月主要呈现为中旱外,其余年份各月则以轻旱为主。自然降水过程通常不能满足小麦生长需水量,需要灌溉补偿。部分县乡存在农田水利设施薄弱、缺乏合理灌溉措施等问题,这也是加重其农业干旱的重要原因之一。
2016, 44(3):252-257. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2016.03.011
摘要:根据疏勒河流域花海灌区水文地质条件,尤其是地下水的补径排关系,建立了相应的水文地质模型和地下水数值模型。通过拟合近十年的地下水水位,对模型进行识别与校验,在此基础上预测了未来20年地下水水位变化趋势及影响因素。结果表明,在350.52万m3/a的开采强度下地下水水位略有回升,在2 009.86万m3/a的开采强度下地下水水位下降明显,最大降幅达6 m;高强度开采地下水会引起灌区地下水水位持续下降,区内东南部受影响尤为明显,会引起一系列生态及环境问题。
2016, 44(3):258-264. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2016.03.012
摘要:为了研究加速度不对称波浪对底部边界层的影响,建立加速度不对称波浪作用下的底部边界层数学模型,复演物理模型试验中的流速剖面、紊动强度和床面剪切应力,在此基础上探讨加速度不对称波浪边界层的动力特性。结果表明,波峰半周期内正向加速阶段的加速度比较大,引起较快的边界层发育、较大的流速梯度和较大的紊动能量,产生了正向的周期平均床面剪切应力;这些现象随加速度不对称系数的增大而更加明显;在振荡水槽中,加速度不对称波浪边界层内存在底部反向和顶部正向的时均流动,加速度不对称系数的增大会增强底部反向流速;在开敞水域中,时均流速在整个边界层内都是正向的,底部出现“流速外突”的现象,顶部流速趋于均匀分布,加速度不对称系数的增大会减弱底部正向流速。
2016, 44(3):265-271. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2016.03.013
摘要:为研究长江口深水航道北槽坝田水流结构,基于非结构网格FVM法,建立了长江口大范围二维潮流水质耦合数学模型,在数学模型验证良好的基础上,对北槽涨落潮水流结构及坝田污染物扩散进行了研究。结果表明,北槽中上段北坝田高潮位明显高于主槽,北槽下段,高潮位与主槽相近;南坝田高潮位大都高于主槽,南北坝田低潮位与主槽相近;坝田污染物落潮时释放扩散速度较快,南侧坝田污染物扩散速度比北坝田快,大潮坝田污染物扩散速度比小潮快,坝田外部污染物扩散速度比坝田内部快;坝田释放污染源后,污染物随涨落潮流在坝田与主槽内运动,短时间内污染物进入航道的量较少。
孙国强 , 朱超 , 卫志农 , 孙永辉 , 倪明 , 过浩
2016, 44(3):272-277. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2016.03.014
摘要:为更好地掌握输电线路的运行状态,需要准确地对其进行综合评估。创建一种基于综合集成赋权法的架空输电线路动态综合评估模型,模型的评估流程:首先根据评价指标的重要性用序关系法对各指标进行主观赋权;然后采用拉开档次法再次对指标进行客观赋权,并计算线路的综合评价函数值;最后根据综合评价函数值对架空输电线路的运行状态进行综合评估。采用该模型对某条架空输电线路进行实证分析和评估,并将评估结果与实际的监控情况进行比较,结果表明该方法具有一定的可靠性和可行性。
2016, 44(3):278-282. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2016.03.015
摘要:为减小风切变、塔影效应以及湍流风等因素引起的风轮不平衡载荷,在分析风切变、塔影效应以及湍流风模型的基础上,提出了一种基于方位角和载荷联合反馈的独立变桨距控制策略。结合方位角权系数分配环节和叶根挥舞载荷反馈PID控制环节,分别调节每支叶片的桨距角,实现风轮减载控制。基于GH Bladed平台的仿真结果表明,与统一变桨距控制相比,所提独立变桨距控制策略可有效减小风轮不平衡载荷,不仅适用于风切变和塔影效应引起的载荷波动,在湍流风影响时也能起到较好的抑制作用。
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