混凝土用有机硅渗透剂耐紫外老化性能研究

处于恶劣环境中不加以保护的钢筋混凝土会发生腐蚀破坏,从而影响结构物耐久性。有机硅渗透剂是钢筋混凝土表面防护常见的物质。有机硅渗透剂由烷基烷氧基硅烷（或硅氧烷）组成,分子结构中的碳碳键、碳氢键键能低,均会被紫外辐照的能量破坏而断裂,从而失去憎水性。对涂布3种有机硅渗透剂(LS-A(BS1701), LS-B(70% BS1701 &30% BS290)和LS-C(异辛基硅烷膏体)）的砂浆试块进行了2 600 h耐紫外老化试验,通过跟踪记录涂布有机硅渗透剂砂浆试块的吸水率和表面疏水性的变化过程,以此间接反映有机硅渗透剂的耐老化性能。另外,通过研究紫外老化后经打磨的混凝土表面憎水性变化,探明紫外辐照对混凝土毛细孔内的有机硅渗透剂的影响。结果显示:与LS-A和LS-C相比,LS-B有机硅渗透剂具有最好的憎水性和耐紫外老化性能;LS-A和LS-C在老化600 h内吸水率和接触角变化较小;吸水率的变化趋势与接触角的变化趋势存在相关性;紫外老化2 600 h后的试块经表面打磨处理后,接触角有一定程度的恢复。根据试验结果可推测得出,硅氧烷主链上较多的小烷基数目有助于提升有机硅渗透剂的耐老化性能;硅烷的较大烷基则有利于有机硅渗透剂的初期耐老化性能;混凝土毛细孔内部的有机硅渗透剂基本没有受到紫外线的辐照影响。     

基于表面粗糙度参数的管道当量粗糙度快速评测

管道水力摩阻系数的精确取值是输水工程水力设计的重要前提,当量粗糙度k是计算水力摩阻系数的基础参数,然而传统的水力学试验方法检测k值需耗费较多的人、财、物、时。研究首先对3种不同粗糙度内衬的球墨铸铁管进行水力学性能的试验检测,基于不确定度理论给出合理的k值。在此基础上,采用触针式表面粗糙度仪对管道内壁的表面粗糙度参数进行检测,将检测结果与k值进行比较,结合国外已有试验数据,分析给出工程中管道k值的快速评测方法:当粗糙度轮廓的算术平均偏差Ra≤10μm或粗糙度轮廓的最大高度Rz≤50μm时,取样长度为lr=2.5 mm,采用中线制评定所得的Rz≈k,可使用Rz值代表k值对管道的水力性能进行评价。研究成果也可用于生产中管道内涂层加工质量的控制和提高。     

地震作用下三维接触面单元弹塑性模拟方法

为了模拟非连续结构面、接触面等在地震荷载作用下的动力响应,在弹塑性框架内建立了一种新的三维接触面弹塑性模型,该模型能够综合考虑应变率和塑性损伤对接触面强度的影响。在弹性阶段,采用双曲线函数来描述接触面的非线性应变过程。在塑性阶段,考虑了应变率和损伤对接触面强度的影响,对带拉伸截止限的莫尔库伦准则进行了修正,并且基于塑性一致性条件,推导了塑性应变增量的求解过程。通过与试验数据对比,验证了模型的合理性。将该模型写入到有限元计算程序中,并应用于典型地下工程数值计算,结果表明:与等效连续模型相比,该模型计算的梁体主应力减小了约7.6%,长锚杆承担了更多的荷载;梁体变形量增加了1~2 mm,说明接触面的存在减小了围岩对岩锚梁的约束作用,降低了其在地震荷载作用下的稳定性。     

岩石孔隙结构与渗流特征核磁共振研究综述

准确评价岩石的孔隙结构与渗流特征对于制定安全高效的能源开采实施方案具有重要的指导意义。以分析核磁共振技术在研究岩石孔隙结构和渗流特征方面的应用现状和发展方向为目标,在简要介绍传统测量方法的基础上,通过对大量文献的研究分析,综述了使用核磁共振技术(NMR)测量岩石孔隙结构与渗流特征的发展历史、研究成果及研究现状等内容,分析了核磁共振技术的基本原理、适用范围及优缺点,指出了目前研究的局限性及需要进一步研究的内容。结果表明:核磁共振技术在能源地质、生命科学、航空航天等众多领域均有广泛应用。在岩土工程领域,该技术可以快速、准确的测定岩石的孔隙率、渗透率、可动流体饱和度等基本物性参数,当岩芯中有流体时,能直观地观测到岩芯内流体的渗流过程,为后续多孔介质微观孔隙结构的研究提供了新思路;在岩石孔隙结构与渗流特征研究方面,核磁共振技术与传统研究方法相比具有其独特优势,但是岩芯中顺磁物质及含氢物质的存在使得测量结果与实际情况存在一定的误差。因此,今后的研究应致力于减小这些因素对测量结果的影响,同时建立渗流过程中不同时刻流体渗流量与渗流特征的函数关系。     

基于“3S”技术的水库特征曲线复核——以柘林水库为例

水库水位、库容是水库设计和运行管理中的重要指标,水库运行若干年后水库特征曲线可能发生变化,影响其调度运行的准确性。利用基于遥感技术的水体信息提取技术,提取了柘林水库死水位至正常蓄水位高程范围内的水面面积;利用RTK-GPS测量技术测量了库区局部高程,结合已有DEM和高程点,建立了数字高程三角网TIN,并提取了正常蓄水位至校核洪水位高程范围内的水面面积;整合两部分水位、面积数据,利用统计原理拟合了柘林水库死水位以上高程范围内的水位-面积曲线,并推算了其新的水位-库容曲线。经与原特征曲线比较,同水位下,新曲线整米级的水面面积平均比原曲线对应值大7.61%,库容平均比原曲线对应值大3.87%。新的水库特征曲线在经过水量平衡和实际运行检验后,可为柘林水库的防洪、发电调度提供可靠的基础资料。所采用技术方法能高效、准确地获取水库的特征曲线,且能节省较多成本,具有较广的应用前景。     

土石坝心墙混凝土基面机械喷涂泥浆工艺研究

为保证土石坝心墙中的高塑性黏土与混凝土基面更好地结合,需要在混凝土基面涂刷一定厚度的泥浆,而传统的人工涂刷泥浆存在施工效率低、泥浆厚度不均匀、且部分厚度无法满足设计要求的缺点。以长河坝水电站砾石土心墙堆石坝为例,针对心墙混凝土基面泥浆涂刷要求,通过现场试验研究了机械喷涂泥浆的施工工艺和相应的工艺参数,并将其与传统人工涂刷进行对比。结果表明:机械喷涂的泥浆较均匀,厚度满足设计要求,施工效率高;同时施工工艺及工艺参数满足施工强度及施工质量要求。     

基于温控仿真的RCC重力坝施工期开裂风险分析

温度荷载是使大体积混凝土在施工期间产生裂缝的主要因素。为对大体积混凝土开展施工期开裂风险分析,以某碾压混凝土(RCC)重力坝为例,在对其温控措施进行仿真分析的基础上,利用结构的可靠度理论,将大体积混凝土开裂的影响因素作为变量,运用响应面法构建极限状态功能函数,利用Monte-Carlo法得到该重力坝施工期的开裂风险和可靠度。分析成果表明:推荐温控措施合理;开裂风险概率和可靠度指标计算成果能够反映内部特征点的开裂风险高于外部、一期冷却末期出现最大开裂风险的特点,该方法可用于施工期的混凝土开裂风险评价。     

不同绕流结构体对河道水流的影响

分别采用一维方形丁坝、二维梯形丁坝和三维堆积体概化模型,在同一水流条件下进行水槽试验,研究不同维度绕流结构体对河道水面线和三维时均流速的影响。试验结果表明:(1)在进占宽度比完全相同的情况下,梯形丁坝由于存在第一回流区,导致实际阻流面积最大,对上游阻流最强烈,方形丁坝次之,堆积体最小;(2)当阻流面积比(阻流流量比)相同时,方形丁坝在断面束窄河段的纵向流速加速能力比梯形丁坝强,水流横向偏转的幅度也更大,但梯形丁坝垂向流速比方形丁坝更大一些;(3)当沿水流方向长度相同时,堆积体由于最大截面面积较小,纵向、横向和垂向流速均小于丁坝。由此可见,常用于区分绕流结构体阻流特性的指标,如进占宽度比、阻流面积比和阻流流量比等,并不能全面表达结构体对流场的影响。     

拱坝沿建基面抗滑稳定的体安全系数及其工程应用

对于坝基岩体发育有顺坡向结构面等复杂地质条件的拱坝,通常需要核算大坝沿建基面单滑面或多个平面组成的复合滑裂面的抗滑稳定性,但目前尚无为工程界公认的计算方法,现行拱坝设计规范也未作出明确规定。本文采用非线性有限元与传统的刚体极限平衡法相结合的分析方法,将滑裂面、坝基面、临空面与结构面相互切割、组合形成的潜在滑体作为研究对象,以坝基岩体内部发育的陡倾角结构面为分界面,将滑体离散为多个按串联或并联方式排列的块体,利用各块体的静力平衡条件与相邻块体间的变形协调条件,分析滑体在拱推力等外力作用下的抗滑稳定安全系数,即体安全系数。结合小湾拱坝工程,开展大坝沿坝基岩体发育的浅层卸荷裂隙抗滑稳定性的分析计算,通过实例分析表明本文方法的合理性与工程实用性。     

铝污泥吸附水中磷的影响因素及响应面法优化

为提高铝污泥的利用效率,将其更好地应用于富营养化水体的修复之中,以给水厂脱水铝污泥为吸附材料对水中的磷进行吸附,考察铝污泥投加量、铝污泥颗粒粒径、体系pH、水样磷浓度对吸附效果的影响。拟合了等温吸附方程,并借助响应面分析中的BBD(Box-Behnken Design)模型确定吸附时间、pH和铝污泥投加量这3种因素对吸附反应影响的显著性及交互作用的强弱,同时利用此模型对实验条件进行优化。结果表明:①上述4种因素均对吸附过程有所影响,Langmuir等温吸附方程拟合效果较好,铝污泥对磷的理论饱和吸附量为1.487 mg/g(温度298 K)。②铝污泥投加量对吸附的影响最为显著,pH和反应时间产生的交互作用最强。③当水体中磷浓度为10 mg/L时,其最佳工艺条件为铝污泥投加量12 g/L、pH=4.5及反应时间48 h,最大去除率为92.38%。