基于微结构指标响应曲面法的固化盐渍土力学特性分析

固化土力学强度指标与固化土结构变化的关系是盐渍土特性研究中的重要问题。选取颗粒粒度分维D_(ps)、颗粒定向分维D_(di)、等效直径D_e为试验因素,利用响应曲面法进行试验。响应曲面模型可以对固化土的力学性能指标进行分析和预测,利用该模型研究石灰固化盐渍土的力学强度指标与最优微结构参数之间的关系,并进行了验证。结果表明,固化土微结构最优指标是粒度分维D_(ps)为0.8、颗粒定向分维D_(di)为0.93、等效直径D_e为1.75时,固化土无侧限抗压强度q达到1.636 MPa,与实测值仅相差0.038 MPa;黏聚力c为456.7 k Pa,与实测值完全一致;内摩擦角为39.6°,与实测值仅相差0.2°。该模型为探讨各类固化盐渍土物理化学指标、各掺加料比例及固化土微结构之间相互关系提供了借鉴和依据。     

连云港海域悬沙和表层沉积物交换研究

采用粒度谱计算方法分析连云港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换特征,为徐圩防波堤口门布置和连云港港航道回淤研究提供理论支撑。连云港港主航道和徐圩航道5 m等深线以外的区域悬沙和表层沉积物交换率为0.1~0.2,表明航道回淤强度将处于较低水平,对今后航道维护有利;5 m等深线以内区域的交换率为0.3~0.4,悬沙落淤对航道回淤有一定贡献,表明该航道段回淤量相对较大,计算结果与实测航道回淤强度分布特征基本一致。灌河口沙嘴正常天气条件下交换率小于0.2,说明悬沙落淤对沙嘴的影响较小;5 m等深线以内破波带水域交换率大于0.5,表明悬沙和表层沉积物交换频繁。连云港港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换主要为粒径小于62 μm的细颗粒组分。分析结果表明,为减少泥沙回淤对徐圩港区港池正常运行的影响,兴建防浪挡沙堤并将堤头布置在破波带之外十分必要。     

Estimating discharge in gravel‐bed river using non‐contact ground‐penetrating and surface‐velocity radars

Discharge measurement is a critical task for gravel‐bed channels. Under high‐flow conditions, the elevation of the riverbed changes significantly by intensive torrential flow. The stage–discharge relations commonly used for stream discharge estimation may no longer be adequate. The contact‐type velocity measuring is also subject to measurement errors and/or instrument failures by the high‐flow velocities, driftwood, stumps, and debris. This study developed a new real‐time method to estimate river discharge in gravel‐bed channels. A systematic measuring technology combining ground‐penetrating radar and surface‐velocity radar was employed. The rating curves representing the relations of water surface velocity to the channel cross‐sectional mean velocity and flow area were established. Stream discharge was then deduced from the resulting mean velocity and flow area. The proposed method was examined in a steep gravel‐bed reach of the Cho‐Shui River in central Taiwan. The estimated stream discharge during three flood events were compared to the prediction by using the stage–discharge relation and the index‐velocity method. The proposed method of this study is capable of computing reasonable values of discharge for an entire flood hydrograph, whereas the other two methods tend to produce large extrapolation errors. Moreover, when the computed discharge is used in 2D flood flow simulation, the proposed method demonstrates better performance than the commonly used stage–discharge and index‐velocity methods.     

植被排列方式及坡度对坡面流Fr影响的试验研究

为探究植被的排列方式及坡度大小对坡面流弗劳德数Fr的影响,以期揭示坡面流弗劳德数Fr的内在规律。利用人工模拟试验,系统研究了6个坡度、3种植物排列方向与水流方向呈不同走向角的条件下Fr与单位底面积的空间摩阻表面积K值的特征关系。表明在非淹没状态下,Fr与K值的关系为随K值的增大Fr呈现先减小后趋于平稳的趋势;Fr的取值随坡度的增大而增大;在一定的坡度范围内,同一坡度下,当Fr1时,同一K值下,走向角越大对应的Fr值越小,当Fr1时则相反;同一走向角下,在同一K值下,坡度越大对应的Fr就越大。得出在坡度一定的条件下,坡面植被的排列方式不同,弗劳德数Fr的取值也不相同;坡度是影响Fr取值范围的重要因素之一。     

聚多巴胺-聚乙烯亚胺改性反渗透膜制备与表征

饮用水短缺和水污染问题严重影响着人类和社会的发展。反渗透技术提供了一种高效经济的方法来生产纯水和处理废水,以缓解这个问题。但是,反渗透膜的污染尤其是生物污染严重制约着其高效应用。膜表面改性技术是提升膜抗污染性能的最常用手段,通过多巴胺盐酸盐(DA)在聚酰胺反渗透膜表面自聚,生成超薄聚多巴胺涂层(PDA),进一步利用PDA涂层上的活性基团将聚乙烯亚胺(PEI)接枝到反渗透膜表面,得到稳定持久的PDA-PEI改性反渗透膜。通过对改性膜的XPS测试,亲水性和抗菌性试验,得到以下结论:PDA成功涂层于反渗透膜表面,且PEI成功接枝于PDA涂层表面;PDA-PEI改性增大了膜表面的亲水性,提升了反渗透膜抗污染的能力,使其具有了一定的抗菌能力。     

分流叶片对离心泵内部固液两相流的影响

为了研究分流叶片对离心泵内部固液两相流的影响,建立固液两相流模型,对无分流叶片离心泵和3种带分流叶片的离心泵进行全流道非定常数值模拟。重点分析了添加分流叶片对离心泵外特性、叶片表面压力脉动、叶片表面颗粒体积分数分布、叶片表面颗粒滑移速度的影响。分析结果表明:添加分流叶片以后,离心泵的扬程和效率均有显著的提高,叶片表面的颗粒分布更加均匀,叶片表面颗粒的滑移速度有不同程度的下降,使颗粒对叶片表面的磨损程度得以降低;当分流叶片的进口直径为0.65D2时,叶片出水边处的压力脉动幅值最小,减小了离心泵在运行过程中的振动和噪声。     

极限训练机在矿山开采最大下沉值估算中的应用

矿山开采过程中采空区地表往往会发生形变,研究其最大下沉值对安全生产具有重要意义,现有的开采最大下沉估算方法还有提升的空间。基于岩移数据决策与极限训练机(Extreme learning machine,ELM)算法,提出了一种估计最大下沉的新方法。该方法将采厚、倾角、平均采深、走向长度、倾向长度和覆岩岩性确定为最大下沉值影响因素;应用以Sigmoid方程为核函数、隐含层神经元个数为114的ELM模型对最大下沉值进行了估算。通过案例分析,ELM模型得到了优于传统算法如CHAID、Boosted Tree、ANN、BPNN和SVM的RMSE、MAE、MAPE、最大残差及秩相关系数,故认为该模型是一种有效的矿山开采最大下沉估算方法。     

重塑黄土与植物根系界面摩擦离散元分析

油松作为一种植根于黄土地区的常见植物,在提高黄土强度方面起重要作用。为了弄清油松根系在黄土地区的固土效应,本文采用离散单元法(Distinct Element Method)模拟根系拉拔试验,分析了法向压力、根系埋深、含水率对根-黄土界面摩擦力学特性的影响。结果表明:拉拔试验中,根-黄土界面峰值强度、残余强度随着法向力的增大而增大;峰值强度、残余强度随着根系埋深的增加而增大;随着含水率的降低,根-黄土界面峰值强度、残余强度呈增大的趋势。     

非均匀卵砾石粗糙床面的分形特征

针对传统方法刻画粗糙床面总体特征存在缺陷的问题,将分形几何理论引入非均匀卵砾石粗糙床面特征研究,以卵砾石床面激光扫描试验资料为基础,探讨了分形尺度区宽度与中值粒径d50的关系,分析了覆盖基准面对分形维数的影响,研究了床面整体与局部分形维数的特征与联系,获得了分形维数随床面颗粒组成及高程统计参数的变化规律。结果表明:分形尺度区宽度与床面颗粒中值粒径d50有关,上临界尺度可取为1.5d50;分形维数与覆盖基准面位置有关,覆盖基准面距平均床面的距离越大,分形维数越大且逐渐失真,为有效量化和区分床面粗糙特征,覆盖基准面宜取平均床面;粗糙床面分形维数具有良好的稳定性,局部分形维数变异性很小,并与整体分形维数接近;粗糙床面的分形维数与颗粒大小、级配组成及床面高程统计参数有关,中值粒径越大,颗粒组成越均匀,床面高程极差、标准差、偏度(绝对值)和峰度越大,分形维数越小。     

沼蛤侵蚀对混凝土的性能损伤试验研究

沼蛤侵蚀给混凝土带来的性能影响对防治措施的选择与决策具有重要的参考意义。对于受侵蚀1年的自制试件和受侵蚀20余年的现场芯样,本文采用浸泡增重法、压汞法、场发射环境扫描电镜法和热重法分别测试了有贝附着组和无贝对照组的表层吸水率、表层孔隙特征与孔径分布、表层形貌和成分变化,以及表层钙成分含量变化这4个指标,研究了沼蛤侵蚀混凝土前后以及侵蚀时间对微观性能的影响。定量分析表明:沼蛤附着侵蚀混凝土后,混凝土不同尺寸的孔隙均有增加,同时表观密度分别下降了13.5%(侵蚀1年)和19.5%(侵蚀20余年),表层吸水率分别增加了82%(侵蚀1年)和101%(侵蚀20余年),混凝土表面的铝元素、铁元素和锰元素大幅增加,钙元素尤其是碳酸钙流失严重,分别减少了41.7%(侵蚀1年)和82%(侵蚀20余年)。因此,沼蛤的侵蚀会造成混凝土的微观性能损伤,受侵蚀时间越长,性能损伤越严重。