底栏栅式渠首是新疆粗颗粒山溪性河流引水防沙枢纽的首选类型,但实践运用表明,当引水量超过30 m 3/s时,渠首冲沙有利、工程布置紧凑的优势逐渐丧失,后期运行管理效益大打折扣。为此在保留原有布置优势的情况下,以扩大底栏栅引水流量为目...底栏栅式渠首是新疆粗颗粒山溪性河流引水防沙枢纽的首选类型,但实践运用表明,当引水量超过30 m 3/s时,渠首冲沙有利、工程布置紧凑的优势逐渐丧失,后期运行管理效益大打折扣。为此在保留原有布置优势的情况下,以扩大底栏栅引水流量为目标,提出了“⊥”型廊道新结构及优化布置方案,新结构在原垂直水流方向“—”型廊道结构基础上增设了顺水流方向“|”型廊道(根据流量的大小可布置双排甚至多排“|”型廊道),并结合底栏栅水流动力方程及取水流量计算方法得到了“⊥”型廊道取水流量的计算方法。随后以新疆头屯河渠首为例,在保持原平面布置不变的情况下引入“⊥”型廊道新结构,其引水量可达48.96 m 3/s,提升了39.89%,工程造价降低了63.46%。“⊥”型廊道新结构及布置方案突破了传统底栏栅式渠首设计引水流量相对较小的限制,拓宽了底栏栅式渠首的适用范围,还提高了经济效益,可为此类工程提供新的工程方案。展开更多
新疆北疆地区某输水明渠工程跨越大面积湿陷性黄土区域,湿陷性黄土经多年降雨、蒸发及季节气温交替变化后力学特性衰减严重,极易造成渠基塌陷及渠坡滑动破坏等工程现象。为深入探究其劣化机制,通过开展干湿-冻融循环条件下湿陷性黄土的...新疆北疆地区某输水明渠工程跨越大面积湿陷性黄土区域,湿陷性黄土经多年降雨、蒸发及季节气温交替变化后力学特性衰减严重,极易造成渠基塌陷及渠坡滑动破坏等工程现象。为深入探究其劣化机制,通过开展干湿-冻融循环条件下湿陷性黄土的直剪、压缩及其微观扫描试验,从宏-微观两个尺度分析其剪切强度、压缩特性的劣化规律及其损伤物理机制。研究结果表明(1)直剪试验:随着干湿-冻融循环次数的增加,峰值抗剪强度呈急速减小-速率减缓-趋于稳定3阶段发展趋势;黏聚力呈指数形式减少,第1次循环减小幅度最大,5次循环后趋于稳定状态,劣化度达到44.55%;内摩擦角变化幅度在2.1°以内,最大劣化度为7.04%,受干湿-冻融循环的影响较小。(2)压缩试验:压缩曲线可依据固结压缩屈服应力σ_(k)分为弹性变形和弹塑性变形两阶段,σ_(k)随循环次数增加前移;压缩系数、压缩指数与循环次数呈指数、幂函数形式减小,土体的整体压缩性减小;回弹指数与循环次数呈线性正相关。(3)微观结构:通过微观电镜扫描(scanning electron microscope,简称SEM)试验分析,在循环作用下,大孔隙减小,中、小孔隙增加,排列方式趋于无序状;大粒径颗粒逐渐转化为中、小颗粒,形态趋向于拟圆形;利用关联度分析发现孔隙大小及其角度是影响剪切强度的主要因素;引入Pearson相关系数发现颗粒形态及孔隙大小对压缩指标的影响程度最大。展开更多
文摘底栏栅式渠首是新疆粗颗粒山溪性河流引水防沙枢纽的首选类型,但实践运用表明,当引水量超过30 m 3/s时,渠首冲沙有利、工程布置紧凑的优势逐渐丧失,后期运行管理效益大打折扣。为此在保留原有布置优势的情况下,以扩大底栏栅引水流量为目标,提出了“⊥”型廊道新结构及优化布置方案,新结构在原垂直水流方向“—”型廊道结构基础上增设了顺水流方向“|”型廊道(根据流量的大小可布置双排甚至多排“|”型廊道),并结合底栏栅水流动力方程及取水流量计算方法得到了“⊥”型廊道取水流量的计算方法。随后以新疆头屯河渠首为例,在保持原平面布置不变的情况下引入“⊥”型廊道新结构,其引水量可达48.96 m 3/s,提升了39.89%,工程造价降低了63.46%。“⊥”型廊道新结构及布置方案突破了传统底栏栅式渠首设计引水流量相对较小的限制,拓宽了底栏栅式渠首的适用范围,还提高了经济效益,可为此类工程提供新的工程方案。
文摘新疆北疆地区某输水明渠工程跨越大面积湿陷性黄土区域,湿陷性黄土经多年降雨、蒸发及季节气温交替变化后力学特性衰减严重,极易造成渠基塌陷及渠坡滑动破坏等工程现象。为深入探究其劣化机制,通过开展干湿-冻融循环条件下湿陷性黄土的直剪、压缩及其微观扫描试验,从宏-微观两个尺度分析其剪切强度、压缩特性的劣化规律及其损伤物理机制。研究结果表明(1)直剪试验:随着干湿-冻融循环次数的增加,峰值抗剪强度呈急速减小-速率减缓-趋于稳定3阶段发展趋势;黏聚力呈指数形式减少,第1次循环减小幅度最大,5次循环后趋于稳定状态,劣化度达到44.55%;内摩擦角变化幅度在2.1°以内,最大劣化度为7.04%,受干湿-冻融循环的影响较小。(2)压缩试验:压缩曲线可依据固结压缩屈服应力σ_(k)分为弹性变形和弹塑性变形两阶段,σ_(k)随循环次数增加前移;压缩系数、压缩指数与循环次数呈指数、幂函数形式减小,土体的整体压缩性减小;回弹指数与循环次数呈线性正相关。(3)微观结构:通过微观电镜扫描(scanning electron microscope,简称SEM)试验分析,在循环作用下,大孔隙减小,中、小孔隙增加,排列方式趋于无序状;大粒径颗粒逐渐转化为中、小颗粒,形态趋向于拟圆形;利用关联度分析发现孔隙大小及其角度是影响剪切强度的主要因素;引入Pearson相关系数发现颗粒形态及孔隙大小对压缩指标的影响程度最大。
