检索结果-内蒙古大学图书馆

防灾减灾工程学报 2023年第5期43卷 923-933页

作者：李正农王艺舒蒲鸥吴红华赵爱国湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室湖南长沙410082 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100083 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000

沙尘暴是一种多发于沙漠等干旱地区的灾害天气,建(构)筑物常受其影响被侵蚀甚至产生破坏,这种破坏的本质是风沙两相流中沙粒对结构表面冲击产生细微损伤的积累。为了深入探索这种风沙两相流对结构的冲击作用和沙粒冲击力在结构表面的分... 详细信息

沙尘暴是一种多发于沙漠等干旱地区的灾害天气,建(构)筑物常受其影响被侵蚀甚至产生破坏,这种破坏的本质是风沙两相流中沙粒对结构表面冲击产生细微损伤的积累。为了深入探索这种风沙两相流对结构的冲击作用和沙粒冲击力在结构表面的分布规律,研究了采用压电纤维复合材料作为力传感器来测量风沙流场中沙粒冲击力的方法,通过标定试验建立了压电传感器所受沙粒冲击力与其输出电信号之间的数学模型,构建了基于压电纤维复合材料的风沙冲击力传感器。分别采用高频测力天平和压电传感器测量低矮房屋迎风面在风沙风洞试验中所受到的沙粒冲击力,验证压电传感器测量沙粒冲击力的适用性和准确性。结果显示:两种测力方式的结果总体相差在-4.72%~5.80%,两种试验结果吻合良好;建筑物迎风面内侧所受到的沙粒冲击力大于外侧所受到的沙粒冲击力,沙粒冲击力的分布与表面风压力分布具有一定相关关系。研究成果可为结构防风沙灾害的相关研究提供参考。

关键词：沙粒冲击力压电纤维复合材料力传感器低矮房屋

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寒区河湖与灌排渠道模袋混凝土护岸冻胀破坏机理

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水利学报 2022年第2期53卷 230-242页

作者：刘铨鸿郭明王正中陆立国葛建锐李瀚翔西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 宁夏水利科学研究院宁夏银川750021

我国北方寒区河湖与灌排渠道护岸冻胀破坏普遍严重。卵砾石护底模袋混凝土衬砌护岸因施工方便获得广泛应用。但目前针对这种复合衬砌结构的冻胀破坏机理尚不明确,难于规范化设计。本文基于冻土水热力三场耦合理论,考虑衬砌与基土的界面... 详细信息

我国北方寒区河湖与灌排渠道护岸冻胀破坏普遍严重。卵砾石护底模袋混凝土衬砌护岸因施工方便获得广泛应用。但目前针对这种复合衬砌结构的冻胀破坏机理尚不明确,难于规范化设计。本文基于冻土水热力三场耦合理论,考虑衬砌与基土的界面相互作用建立了河渠护岸衬砌冻胀数值分析模型。以宁夏西干渠工程为例,对卵砾石护底的模袋混凝土、卵砾石护底的普通混凝土以及全断面混凝土三种典型衬砌形式的弧脚梯形渠道进行冻胀破坏分析和对比研究。结果表明,卵砾石护底的排水作用可使边坡基土冻前体积含水率和冻后体积含冰率分别减少约27.8%和30%;模袋及卵砾石护底削减了冻结约束和底板约束,使坡板拉应力减少20%~70%,冻胀量削减约30%,不均匀冻胀量减少约50%;模袋混凝土护岸冻胀破坏表现出混凝土开裂、模袋达到比例极限、模袋达到极限强度的三个阶段,在混凝土开裂后模袋仍具备较强的承拉能力使护岸衬砌仍能承受冻胀发展并防止滑塌失稳破坏,当以模袋拉应力达到比例极限为失效准则时,抗冻胀能力提高约47.1%,负温抵抗能力提高约30%。此项研究可为我国北方寒区浅埋地下水河渠护岸采用卵砾石护底模袋混凝土衬砌提供设计手段与合理依据。

关键词：模袋混凝土护岸卵砾石护底浅埋地下水冻土水热力耦合冻胀破坏

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基于MIROC6模式探讨1850-2014年全球不同类型人为气溶胶的时空分布及辐射强迫

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兰州大学学报（自然科学版） 2022年第1期58卷 111-117页

作者：毕鸿儒张越陈思宇汪志远赵丹杨耀先兰州大学大气科学学院半干旱气候变化教育部重点实验室兰州730000 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室兰州730000

利用海-气耦合全球气候模式MIROC6探讨1850-2014年人为气溶胶(AA)的时空分布及年际变化趋势,系统研究了近百年来AA辐射强迫对全球地表温度的影响.AA的大量排放导致近百年来全球年平均550 nm处AA光学厚度(A_(550))增加了50%,在欧洲中西... 详细信息

利用海-气耦合全球气候模式MIROC6探讨1850-2014年人为气溶胶(AA)的时空分布及年际变化趋势,系统研究了近百年来AA辐射强迫对全球地表温度的影响.AA的大量排放导致近百年来全球年平均550 nm处AA光学厚度(A_(550))增加了50%,在欧洲中西部、印度和中国东南部,A_(550)增长趋势分别为0.38、1.13和1.05/10 a.硫酸盐气溶胶和黑碳气溶胶主要分布于印度及中国东南部等地2014年硫酸盐气溶胶柱浓度在印度及中国东南部增长至40.63和36.97 mg/m^(2),相比于1850年分别增长了39.47和32.32 mg/m^(2).AA辐射强迫使全球大部分地区地表辐射冷却.20世纪末至21世纪初,大气层顶处的全球年平均AA辐射强迫为-0.82 W/m^(2);地表AA辐射强迫为-1.07 W/m^(2).AA辐射强迫导致全球地表温度降低0.05~0.12℃,部分抵消了由温室气体引起的增温效应.

关键词： CMIP6 人为气溶胶气溶胶辐射强迫气溶胶光学厚度地表温度

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考虑冰盖生消和冰-结构-冻土协同作用的渠道弹性地基梁模型

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水利学报 2021年第2期52卷 215-228页

作者：葛建锐牛永红王正中谭志翔张春洋王羿西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 南京水利学科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024

冰-冻破坏是寒区冬季输水渠道结构破坏的主要原因,而目前尚缺乏准确的分析方法和评价准则。本文从冰盖生消过程中结冰初期、流冰期和封冻期3个阶段衬砌结构冰冻破坏机理出发,考虑在冰-结构-冻土协同作用下,基于弹性地基梁Winkler理论推... 详细信息

冰-冻破坏是寒区冬季输水渠道结构破坏的主要原因,而目前尚缺乏准确的分析方法和评价准则。本文从冰盖生消过程中结冰初期、流冰期和封冻期3个阶段衬砌结构冰冻破坏机理出发,考虑在冰-结构-冻土协同作用下,基于弹性地基梁Winkler理论推导了衬砌结构的挠曲线微分方程,分别建立了3个阶段衬砌结构的冰冻破坏力学模型,并结合相应荷载组合和边界条件对模型求解获得了衬砌结构的挠度、内力和应力的解析表达。应用该模型对南水北调京石段某输水渠道进行冰冻破坏分析计算,结果表明:结冰初期、流冰期和封冻期3个阶段衬砌结构的法向冻胀位移最大值分别为10.62、13.89和5.05 cm,对应3个阶段衬砌结构的截面最大拉应力分别为3.63、4.11和2.05 MPa,且破坏位置均在冻结区坡板的中下部,与现场监测渠道冰冻破坏分布规律吻合。据此,建议寒区冬季输水渠道控制运用中应尽量缩短结冰初期、流冰期时间,延长第3阶段稳定封冻期时间,同时应合理控制地下水位和冰盖厚度。研究结果可为寒区冬季输水渠道抗冰冻设计提供理论依据和分析方法。

关键词：衬砌渠道冰盖-结构-冻土协同作用冰-冻荷载弹性地基Winkler理论挠曲线微分方程

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实测堰流精度效应影响下的泄流计算方法研究

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灌溉排水学报 2022年第6期41卷 105-112,146页

作者：焦萱赵兰浩王正中邱勇河海大学水利水电学院南京210024 西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心旱区农业水土工程教育部重点实验室西安712000 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室兰州730000 云南农业大学水利水电学院昆明650201

【目的】明确直角堰在不同结构布置选型下的超泄特性与其大小关系。【方法】针对简化综合流量系数假设下,基本堰流关系模型率定中的短系列多元回归处理范式使用局限问题,由试验统计特征下的不同实测堰流精度率定结果发现了短系列因果映... 详细信息

【目的】明确直角堰在不同结构布置选型下的超泄特性与其大小关系。【方法】针对简化综合流量系数假设下,基本堰流关系模型率定中的短系列多元回归处理范式使用局限问题,由试验统计特征下的不同实测堰流精度率定结果发现了短系列因果映射关系中的实测堰流精度统计效应,进而建立了多维可变堰流特征变量模糊概率关联分布识别和实测堰流精度效应下的一致性泄流响应机制。【结果】超泄特征变量前后堰宽比a/c、侧堰长度b和展宽比L/W参与的多元短系列泄流计算是一种区别于传统直线型断面因果映射关系模型的多维可变模糊概率关联分布响应;从算法机理的角度揭示了相同堰顶水头H下,前后堰宽比a/c、侧堰长度b和展宽比L/W对于指标测流量[Q’cr]的表征贡献无先后大小之分,具有同等显著地位。【结论】综合现有文献成果中不同短系列实测堰流精度样本的应用率定与验证表明,方法计算结果和试验统计结果一致性较好,研究成果可为相关工程的复核设计提供参考。

关键词：直角堰型试验统计基本堰流关系模型实测堰流精度泄流计算方法

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地下管道受冻土冻胀影响和轴力作用的力学分析

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兰州大学学报（自然科学版） 2021年第2期57卷 278-284页

作者：慕青松汪儒生牛永红石雨张春洋兰州大学土木工程与力学学院西部灾害与环境力学教育部重点实验室兰州730000 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室兰州730000

考虑了冻胀敏感性土和冻胀非敏感性土在交界面两边的冻胀差异性,及穿越两种土壤交界面的输油、输气管道的内禀轴向力(可能源自温度应力、交界面处的水平冻胀效应,以及管道安装时产生的初应力等)的联合作用,建立了可用于计算管道的横向位... 详细信息

考虑了冻胀敏感性土和冻胀非敏感性土在交界面两边的冻胀差异性,及穿越两种土壤交界面的输油、输气管道的内禀轴向力(可能源自温度应力、交界面处的水平冻胀效应,以及管道安装时产生的初应力等)的联合作用,建立了可用于计算管道的横向位移(挠度)、弯矩和剪力等分布状态的数学模型,并进行了解析求解.对该模型基于算例的数值分析表明,管道中存在一定程度的轴向拉力有利于冻胀环境下管道的安全运营,而存在一定程度的轴向压力不利于管道在冻胀环境下的安全运营.暖季埋设的管道在冷季来临时,温度应力表现为轴向拉应力.忽略其他原因产生的轴向压力,管道会因温度拉应力的存在而变得更加安全稳定.

关键词：管道冻胀轴向力冻胀敏感性土冻胀非敏感性土

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楼梯间外纵墙自重作用下面外失稳的理论分析

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兰州大学学报（自然科学版） 2021年第5期57卷 688-693页

作者：慕青松张敬书牛永红张皓兰州大学土木工程与力学学院西部灾害与环境力学教育部重点实验室兰州730000 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室兰州730000

某些高层建筑的楼梯间外纵墙,是紧临建筑外部的高度很大的一字型剪力墙,在自身高度范围内,除了底部约束和顶部约束外,其他位置所受约束较弱,存在面外屈曲失稳的风险.建立了描写一字型剪力墙在自重作用下发生面外挠曲变形的微分方程,并... 详细信息

某些高层建筑的楼梯间外纵墙,是紧临建筑外部的高度很大的一字型剪力墙,在自身高度范围内,除了底部约束和顶部约束外,其他位置所受约束较弱,存在面外屈曲失稳的风险.建立了描写一字型剪力墙在自重作用下发生面外挠曲变形的微分方程,并求出了其解析解,解的数学形式与贝塞尔函数有关.针对4种边界约束形式(底端固支、顶端自由;底端固支、顶端简支;两端简支;两端固支),高精度地给出了一字型剪力墙发生面外失稳的屈曲临界条件,通过算例对屈曲临界条件的工程应用价值进行了简单评述.

关键词：剪力墙稳定性屈曲贝塞尔方程贝塞尔函数

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北疆白砂岩与泥岩的土水特征曲线及渗透曲线实验研究

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岩土工程学报 2020年第S01期42卷 229-233页

作者：谭志翔王正中葛建锐江浩源刘铨鸿孟晓栋西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000

中国北疆地区大型渠道基土多为白砂岩和泥岩,其水力特性决定着渠道结构病害的形成与发育。为此以新疆阿勒泰北屯灌区的白砂岩、泥岩为研究对象,测试其物理力学和抗渗各项指标;根据非饱和土理论,采用滤纸法得到其土水特征曲线,并基于Gard... 详细信息

中国北疆地区大型渠道基土多为白砂岩和泥岩,其水力特性决定着渠道结构病害的形成与发育。为此以新疆阿勒泰北屯灌区的白砂岩、泥岩为研究对象,测试其物理力学和抗渗各项指标;根据非饱和土理论,采用滤纸法得到其土水特征曲线,并基于Gardner模型、Van Genuchten模型和Fredlund&Xing模型对土水特征曲线进行参数拟合并分析其持水特性;结合其土水特征曲线进一步采用Childs&Collis-Geroge模型研究了其非饱和渗透曲线。试验结果表明:白砂岩、泥岩具有膨胀性且为低渗透性土体。白砂岩抗剪强度高、压缩性低。白砂岩、泥岩土水特征曲线拟合效果最好的分别是GA模型、VG模型,泥岩较白砂岩的持水性能更好。相对渗透系数随基质吸力增加而急剧降低,一定基质吸力范围内两者在双对数坐标系中呈直线型曲线。

关键词：白砂岩与泥岩土水特征曲线滤纸法基质吸力渗透系数

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白垩系饱和冻结砂岩蠕变试验及本构模型研究

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岩土力学 2020年第8期41卷 2636-2646页

作者：魏尧杨更社申艳军明锋梁博西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000

冻结法作为穿越富水软岩地层的重要施工方法,冻结壁的长期稳定性对于工程安全有着至关重要的作用。蠕变破坏是诱发冻结壁变形的显著特点之一,对研究冻结岩石蠕变的特性有重要的理论和工程意义。以白垩系饱和冻结砂岩为研究对象,开展–1... 详细信息

冻结法作为穿越富水软岩地层的重要施工方法,冻结壁的长期稳定性对于工程安全有着至关重要的作用。蠕变破坏是诱发冻结壁变形的显著特点之一,对研究冻结岩石蠕变的特性有重要的理论和工程意义。以白垩系饱和冻结砂岩为研究对象,开展–10℃低温冻结条件下,不同围压(0、2、4、6 MPa)的三轴蠕变力学试验。分析了饱和冻结砂岩蠕变变形,根据现有黏弹塑性模型开展了参数辨识并探究蠕变参数的变化规律,基于此提出考虑温度及损伤效应的蠕变本构模型。研究结果表明:低温冻结削弱蠕变过程中颗粒间的相互胶结力,使其蠕变特征明显;而围压却在一定程度上抑制饱和冻结砂岩内部损伤的发展,导致稳态蠕变速率随围压的升高出现明显的下降趋势。随围压的增加饱和冻结砂岩的蠕变破坏形态呈现出从剪切破坏到张拉破坏再到局部塑形硬化破坏的变化过程。在黏弹塑性模型的基础上,总结蠕变参数E1、E2和η2随荷载的增加呈现先增后减的趋势,拐点为屈服应力;而参数η0在大于屈服应力后出现并呈现先增后减的趋势。结合冻结岩石蠕变数据对定义的应力-低温耦合蠕变本构模型进行了参数辨识,并将该模型的计算结果与蠕变试验数据对比,验证所建立非线性模型的正确性与合理性。

关键词：白垩系冻结砂岩蠕变非线性参数辨识

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基于风洞试验的风沙两相流耦合流场特性

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土木与环境工程学报（中英文） 2020年第1期42卷 116-125页

作者：丛顺李正农宫博黄斌赵爱国湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室长沙410082 中国科学院太阳能热利用及光伏系统重点实验室北京100190 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所兰州730000

风沙两相流结构的理论与研究方法已趋于成熟,主要集中在风沙物理运动本身和防风固沙工程方面,然而,将风沙运动现象及其对建筑结构物的作用效应相结合的研究还比较鲜见,继续开展风沙地区工程结构的抗风沙研究具有重要的现实与工程意义。... 详细信息

风沙两相流结构的理论与研究方法已趋于成熟,主要集中在风沙物理运动本身和防风固沙工程方面,然而,将风沙运动现象及其对建筑结构物的作用效应相结合的研究还比较鲜见,继续开展风沙地区工程结构的抗风沙研究具有重要的现实与工程意义。通过风沙风洞试验,模拟了实际沙漠地貌下的风场特征,重点通过风洞顶部落沙研究了类似沙尘暴环境下的沙浓度、风沙流速度廓线以及湍流强度随高度的变化情况。通过控制相同风速、变化不同输沙率进行落沙,以此形成多种不同类型的风沙两相流耦合流场,并与净风工况相比较。试验结果表明:沙浓度梯度分布与落沙孔数量、控制风速以及高度均相关;风沙流场中沙颗粒的运动对风速剖面有一定的削弱作用,对湍流强度却有增强作用;风场中沙质量浓度沿高度方向的分布特征直接影响了各高度处风速和湍流强度的大小,沙浓度越大的高度处对风速的削弱程度越显著,且对湍流强度的增强程度越大。

关键词：风沙两相流风洞试验落沙沙浓度风速剖面湍流强度

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