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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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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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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高寒区输水渠道渠基蓄热增温防冻胀技术原型试验

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水利与建筑工程学报 2022年第5期20卷 9-16页

作者：江浩源王正中孟晓栋王羿谭志翔葛建锐西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心陕西杨凌712100 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024

冬季输水渠道衬砌板在基土冻胀和冰压力双重作用下,在行水位及其上部易发生开裂、折断等破坏,目前还未有利用太阳能或风能等绿色能源进行渠基主动、低碳增温的防冻胀技术。为此,研发了由抛物面聚光槽、集热管、太阳追踪器、散热通道、... 详细信息

冬季输水渠道衬砌板在基土冻胀和冰压力双重作用下,在行水位及其上部易发生开裂、折断等破坏,目前还未有利用太阳能或风能等绿色能源进行渠基主动、低碳增温的防冻胀技术。为此,研发了由抛物面聚光槽、集热管、太阳追踪器、散热通道、碎石槽蓄热体与散热空气循环风机组成的渠基风光能蓄热增温系统,其散热通道采用紧贴渠坡衬砌布置和碎石槽底部布置两种形式。通过北疆某渠道工程的现场安装与温度监测,分析了该技术的增温效果与适用性。结果表明:渠基风光能蓄热增温系统可有效提升土温,削减冻深,具有良好的工程防冻胀应用效果,可为寒区渠道冬季输水以及渠道升级改造提供技术支撑。

关键词：高寒区渠道冬季输水蓄热增温风光能利用防冻胀原型试验

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大型弧底梯形渠道“适缝”防冻胀机理及应用研究

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水利学报 2019年第8期50卷 947-959页

作者：江浩源王正中王羿刘铨鸿葛建锐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

旱寒区渠道工程上预先在衬砌板易产生裂缝处顺其自然设置纵缝,以防止冻胀破坏。为探明这种纵缝设置的防冻胀机理及其最佳布设形式,基于冻土水-热-力三场耦合理论,考虑纵缝填充的接触本构及衬砌-冻土相互作用,建立了旱寒区常用的大型窄... 详细信息

旱寒区渠道工程上预先在衬砌板易产生裂缝处顺其自然设置纵缝,以防止冻胀破坏。为探明这种纵缝设置的防冻胀机理及其最佳布设形式,基于冻土水-热-力三场耦合理论,考虑纵缝填充的接触本构及衬砌-冻土相互作用,建立了旱寒区常用的大型窄深式弧底梯形渠道冻胀仿真分析模型,以衬砌板上下表面沿周长正应力分布均匀度为一级指标,以其截面正应力满足强度要求为二级指标,对纵缝设置位置、宽度、个数及其组合削减渠道冻胀效果进行了研究。结果表明:弧底衬砌板属于薄拱结构,渠坡板为梁结构,纵缝为可移动弹性铰;纵缝位置及宽度的变化不断调整拱-梁结构的刚度及弹性铰的约束刚度,以适应基土冻胀变形,使衬砌板表面应力均匀化,从而削减冻胀;但纵缝过宽会过度削弱弧底拱效应,使弧底中心和坡板上表面及坡脚下表面拉应力过大,易导致冻胀破坏;单独设缝时坡脚位置设缝防冻胀效果最好,而组合设缝削减冻胀效果更优,尤其是坡脚与坡板组合设缝。以新疆某供水渠道为例,采用坡脚与坡板1/4、3/4处组合设缝,缝宽取1 cm,可满足两级指标,削减冻胀效果最优,可为旱寒区大型渠道防冻胀合理布设纵缝(适缝)提供科学依据。

关键词：渠道冻胀破坏冻土水-热-力耦合 “适缝”防冻胀应力分布均匀度布设形式

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瑞利光学厚度模型的适用性讨论与条件性构建

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遥感学报 2019年第3期23卷 476-486页

作者：梁继王建谭俊磊李红星刘艳夏诗婷湖南科技大学地理空间信息技术国家地方联合工程实验室湘潭411201 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所遥感与地理信息科学研究室兰州730000 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所乌鲁木齐830002

瑞利散射是生活中重要而又常见的自然现象之一,瑞利光学厚度是衡量瑞利散射强度的重要指标。通过对大气散射理论和瑞利光学厚度理论的梳理,总结了现有瑞利光学厚度两类模拟模型的优缺点。随着全球气候变化中CO2浓度已突破400ppm,近似数... 详细信息

瑞利散射是生活中重要而又常见的自然现象之一,瑞利光学厚度是衡量瑞利散射强度的重要指标。通过对大气散射理论和瑞利光学厚度理论的梳理,总结了现有瑞利光学厚度两类模拟模型的优缺点。随着全球气候变化中CO2浓度已突破400ppm,近似数值模型因受到大气温度和CO2浓度为300ppm的背景条件的限制会导致部分模型误差的增加;而理论离散模型虽然有明确的物理意义,对CO2浓度也具有自适应性,模拟结果理论上可信可靠,但各相关输入物理参数求解复杂。为获得满足CO2浓度为400ppm的近似数值模型,通过对不同高度和纬度的九个试验地点,以理论离散模型为基础,模拟特定大气条件下(P0=1atm,T=15℃,CO2=400ppm)的瑞利光学厚度。通过拟合分析得出,瑞利散射强度与波长的4.529次方成反比,且在紫外-蓝波段CO2浓度对瑞利光学厚度的贡献在10–4-10–3数量级。因此,在CO2浓度发生改变的情况下,以理论离散模型为主要算法模拟瑞利光学厚度将能更好的提高模型的自适应性并减少模型本身带来的误差;并通过该模拟结果可进一步获得该大气条件下的计算简单方便的数值模拟模型。

关键词：瑞利光学厚度瑞利散射截面大气折射指数 CO2浓度

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中国东部(105°E以东)第四纪冰川研究回顾、进展及展望

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冰川冻土 2019年第1期41卷 75-92页

作者：赵井东王杰杨晓辉中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰冻圈科学国家重点实验室甘肃兰州730000 兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室甘肃兰州730000

中国东部(105°E以东)第四纪冰川及其演化可为中国东部乃至东亚地区古气候环境重建提供基础信息及关键证据,正确认知冰川发育条件及正确运用冰川遗迹判别标准又是重建中国东部第四纪冰川及其演化的关键。中国东部中低山地第四纪期... 详细信息

中国东部(105°E以东)第四纪冰川及其演化可为中国东部乃至东亚地区古气候环境重建提供基础信息及关键证据,正确认知冰川发育条件及正确运用冰川遗迹判别标准又是重建中国东部第四纪冰川及其演化的关键。中国东部中低山地第四纪期间冰川发育与否,即泛冰川论与有限冰川论的争议由来已久。近年来,山东与周边地区中低山及沿海丘陵带的"第四纪冰川"研究波澜再起。在较系统地回顾中国东部第四纪冰川研究历史及新近出现争议的基础上,结合冰川发育条件、山地冰川地貌组合、判别原则与识别依据、中国东部数座中高山地存在无争议且形态清晰的冰川地形及其测年资料以及东亚古气候环境演化记录等再次指出:中国东部仅有台湾山地、长白山、贺兰山与太白山等数座主峰海拔超过2 500 m的中高山地保存有晚更新世以来的冰川作用地形。其余山地及海拔更低的丘陵带在第四纪期间任何一次冰川作用中均未达到与当时冰期气候相耦合的高度,不存在泛冰川作用。已报道的"冰川遗迹"皆为各种形似地质地貌现象的系统误判,其确切成因及环境意义有待深入探讨。

关键词：第四纪冰川末次冰期冰川地貌中国东部

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1961—2010年青藏高原气候变化特征分析

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高原气象 2019年第5期38卷 911-919页

作者：徐丽娇胡泽勇赵亚楠洪潇宇赤峰市气象局内蒙古赤峰024000 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甘肃兰州730000 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心北京100101

利用1961-2010年青藏高原及其周边地区158个气象站温度(包括平均温度、最低和最高温度)、降水和风速资料,对青藏高原的气候变化特征进行了分析。结果表明:(1)1961-2010年青藏高原主体正在变暖变湿,但是高原东侧部分地区正在变暖变干,同... 详细信息

利用1961-2010年青藏高原及其周边地区158个气象站温度(包括平均温度、最低和最高温度)、降水和风速资料,对青藏高原的气候变化特征进行了分析。结果表明:(1)1961-2010年青藏高原主体正在变暖变湿,但是高原东侧部分地区正在变暖变干,同时高原整体风速都在减小。(2)升温主要是夜间的最低温度贡献的。不同地区升温速率有差异,中部地区高于东部地区;平均温度和最高温度分别在1994年和1997年发生突变,突变后升温速率明显加快;三种温度都存在准8年周期震荡,其他短周期及更长周期震荡表现不一致。(3)降水量空间分布上表现为从东南向西北逐级减少,并且出现过多次突变,突变时间分别为1965年、1977年和1995年,突变前后降水的变化速率明显不同,降水存在准4年和准10年周期震荡。风速存在18~20年周期震荡。(4)青藏高原平均温度、最低温度及最高温度EOF分解的第一载荷向量均表现出全区一致的正值,中心区位于94°E97°E一带,说明青藏高原腹地是平均温度、最低温度及最高温度变化最敏感的地区。(5)平均温度、最低温度及最高温度EOF分解的第二载荷向量大体表现出高原主体与东部以及北部边缘地带变化趋势相反,即高原主体升温(降温)时,东部及北部边缘地带是降温(升温)的。

关键词：青藏高原温度降水量风速

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