张晨
- 作品数：37 被引量：242H指数：12
- 供职机构：南京水利科学研究院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央级公益性科研院所基本科研业务费专项中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：建筑科学水利工程农业科学电气工程更多>>
- 基于流固耦合的河道土质岸坡护岸结构优化数值分析
- 护岸结构可以减小水流冲刷等作用对土质岸坡产生的崩岸破坏，但这类结构的设置将对既有岸坡的渗流、变形等过程产生不可忽视的影响。以新孟河延伸拓浚工程为原型，采用流固耦合有限元方法，分析了边坡在设置了以黏土包坡为主体的防护结构时...
- 张晨钱亚俊张桂荣詹小磊朱锐
- 关键词：护岸结构渗流边坡稳定
- 冻融过程对膨胀土裂隙演化特征的影响被引量：31
- 2019年
- 干湿与冻融耦合作用是构成高寒地区恶劣气候条件的基本形式之一,对高寒区膨胀土输水渠道的正常运行产生严重影响。以北疆供水工程渠道现场渠基膨胀土为研究对象,开展了单向湿干及湿干冻融耦合循环作用下的裂隙试验,探讨了冻融过程对膨胀土裂隙演化规律的影响。通过对不同试验条件下的膨胀土试样进行CT扫描及三维重构,获得了不同循环次数作用下膨胀土内部裂隙的演化特征。试验结果表明:湿干及湿干冻融耦合循环作用下试样内部裂隙均呈现出由表层向内部的发展规律,裂隙的区域性分布明显。对比不同试验条件下试样内部裂隙的演化特征可知,湿干冻融耦合循环中的冻融过程对试样裂隙的开展深度影响显著,冻融过程造成试样内部裂隙的破碎断裂,宏观表现为非水平向长裂隙向短裂隙的转化。此外,研究还发现采用裂隙体积分数能较好地评价膨胀土试样经受不同循环次数作用下的裂隙发育规律。
- 蔡正银朱洵黄英豪张晨
- 关键词：膨胀土CT扫描裂隙
- 基于流固耦合的河道土质岸坡护岸结构优化数值分析被引量：9
- 2020年
- 护岸结构可以减小水流冲刷等作用对土质岸坡产生的崩岸破坏,但这类结构的设置将对既有岸坡的渗流、变形等过程产生不可忽视的影响。以新孟河延伸拓浚工程为原型,采用流固耦合有限元方法,分析了边坡在设置了以黏土包坡为主体的防护结构时岸坡渗流特征及长期稳定性。计算结果表明,高地下水位地区选择弱透水结构的护岸形式时,护岸结构附近易产生"侧向绕渗"作用,在低河道水位工况下有产生渗透破坏的风险;同时,因局部渗透力增加而导致边坡稳定系数下降。针对黏土包坡护岸结构的不利因素,通过数值计算对黏土包坡护岸结构进行了优化。在黏土包坡护岸结构中增设袋装碎石护脚,可以有效降低黏土包坡层内流速及坡面局部渗透力;在黏土包坡护岸结构中设置坡面横向排水管,能提升岸坡的长期稳定性。
- 张晨钱亚俊张桂荣詹小磊詹小磊
- 关键词：护岸结构渗流边坡稳定
- 北疆渠道膨胀土边坡破坏机制及加固措施被引量：20
- 2020年
- 膨胀土渠道边坡稳定是北疆供水工程正常运行的前提。以北疆高寒区供水工程为例,渠道膨胀土边坡在干湿交替、冻融循环作用下破坏明显,主要表现为浅层膨胀土开裂造成坡面完整性的降低及其内部基土力学特性的劣化,严重影响渠道膨胀土边坡的整体稳定性。以膨胀土渠道现场失稳断面实测资料为基础,结合离心试验结果及复合材料中的界面理论,对渠道膨胀土边坡的浅层破坏机制及加固措施进行研究。结果表明,浅层膨胀土开裂是引起渠道浅层破坏的决定性因素,且其具体破坏有别于传统的牵引式滑坡,主要呈现出沿着渠坡浅层发生的膨胀土剥落破坏。此外,膨胀土的持续失水过程造成了土颗粒间强黏结接触向及弱黏结接触的转化,造成了膨胀土裂隙发育到一定深度后传播路径发生偏转,裂隙贯穿浅层土体,最终造成渠道膨胀土边坡发生浅层破坏。在此基础上,提出在现场修坡完成需采取防护手段来降低浅层土体的开裂,并建议在渠坡后缘出现张拉裂隙时及时采取抗滑支挡加固措施。
- 邓铭江蔡正银朱洵张晨
- 关键词：膨胀土边坡
- 扩底抗浮锚杆的抗拔承载特性试验研究被引量：6
- 2021年
- 我国东南沿海地下水位普遍较高,位于该地区的筏形基础大都需要考虑基础抗浮问题。笔者研发了一种采用向底部空腔二次注浆扩孔形成扩底截面的扩底抗浮锚杆,在此基础上,就该装置的抗拔承载性状及荷载传递机理进行了现场试验研究,给出了实际应用的预期效果。测试结果表明,该装置在软土地基中扩孔效果良好,其承载性能显著优于普通锚杆。试验结果揭示了具有扩底截面的抗浮锚杆的轴向应力和剪应力分别随荷载水平和锚固深度变化的分布。相比较而言,扩底抗浮锚杆具有布置灵活,构造、受力合理等特点,可作为软土地区的基础抗浮设计的优选方案。
- 张晨周峰王旭东朱锐
- 关键词：锚杆现场测试
- 寒区工程离心模型试验地基表面换热特性及热边界设置方法研究
- 2023年
- 温度场的准确模拟是开展寒区工程离心模型试验的关键。目前大多数基于半导体换热装置的相关试验,忽视了热边界的参数设置,导致试验边界条件不清晰。为进一步提升试验的合理性和精确性,采用有限元CFD方法模拟了基于半导体制冷装置热交换场景的、超重力场下密闭夹层空间的换热过程;通过变换模型率、冷端初始温度、间隙间距等主要热边界条件,明晰了该场景下的换热特征及时空规律。在此基础上,结合设备特点与原型实际,提出采用空气冻结指数作为匹配原型环境温度的指标,用于反映地基表面的“冻结程度”,并指导试验中热边界条件的具体参数设置。
- 张晨陈红永王羿蔡正银
- 关键词：离心模型试验热交换
- 湿干冻融耦合循环及干密度对膨胀土力学特性影响的试验研究被引量：16
- 2020年
- 为探讨北疆高寒地区恶劣气候对不同干密度下渠基膨胀土力学特性的影响,利用自行设计的单向环境边界加载装置,设计了满足现场渠基膨胀土压实程度、符合北疆地区实际气候条件的三轴压缩试验,研究了湿干冻融耦合循环次数及干密度对膨胀土应力-应变关系、孔隙水压力、有效抗剪强度指标等力学特性的影响。试验结果表明:低围压(σ3=100 kPa)下试样应力-应变曲线的应变硬化程度随干密度的增加逐渐降低;湿干冻融耦合循环作用下干密度较高试样的体积整体呈增大趋势,而干密度较低试样则呈逐渐降低;耦合循环次数的增加促进了试样在不排水条件下偏应力向孔隙水压力的转化,且不同干密度试样的内部土骨架结构强度随循环次数增加存在相互转化现象;耦合循环作用下高干密度试样弹性模量的衰减速率明显低于干密度较低情况;干密度的增加抑制了试样有效黏聚力的衰减,但对有效内摩擦角的衰减却起到加剧效果。
- 朱洵蔡正银黄英豪张晨郭万里
- 关键词：膨胀土干密度弹性模量
- 北疆白砂岩特殊物理力学性质试验研究被引量：5
- 2020年
- 白砂岩是戈壁沙漠地区输水渠道常见土料,其物理力学性质决定了渠道的安全稳定。开展了一系列室内试验发现白砂岩特殊的物理力学性质,主要如下结论:①白砂岩的土体分类为粉土质砂,主要矿物成分为石英,质量占比为66%,黏土矿物为蒙脱石和高岭石,质量占比之和为17%,特殊的矿物成分和颗粒级配使得该土料性质较为特殊,其中,液塑限特性方面接近于低液限黏土;渗透系数数量级为10^(-6)cm/s,接近于淤泥土和黏土。②白砂岩无论是疏松还是密实状态,应力都表现为应变硬化型,体变无剪胀发生。黏聚力随着压实度的增加显著增加,压实度为96%时,c=41k Pa,接近于黏土;内摩擦角则几乎与压实度无关,不同压实度下基本都为31.8°。③白砂岩的e–lnp平面内的临界状态线呈现出的规律与易碎散粒材料如珊瑚砂甚至堆石料相同;且临界状态应力比并非为定值,而是受到围压和初始密度的影响。这都与普通砂土的临界状态特性存在显著差异。
- 邓铭江蔡正银郭万里黄英豪张晨
- 关键词：三轴试验
- 换填及排水改造对北疆输水渠道稳定性的影响被引量：8
- 2021年
- 北疆渠道渗漏严重,膨胀性渠基土性质易劣化,使得渠道滑坡频发。为解决这一难题,建管部门对渠道进行了渠坡换填改造,同时在渠底设置了渗水抽排系统。通过室内试验和数值计算,分析了改造后渠坡的稳定性,得到如下结论:(1)换填料白砂岩的性质较为稳定,抗剪强度指标c,φ值基本不受干湿循环、冻融循环的影响;(2)滑弧由渠底贯通到渠顶,主要穿过内部的膨胀土层,而膨胀土的性质会随着"湿干"循环而劣化,仅在渠坡表层设置0.5 m厚的碎石和1.5 m厚的白砂岩换填层起到的抗滑作用较低;(3)渠道改造后滑坡发生量减小、渠坡稳定性提高,主要是排水体系的作用,将渗水及时抽排,降低膜后水位,保障了渠道内部膨胀土性质不再劣化,显著提高了渠道的稳定性;(4)为了保障渠道的长期稳定性,建议对渠道渗水进行持续抽排作业,将膜后水位控制在2 m以内。
- 邓铭江蔡正银郭万里黄英豪张晨
- 关键词：北疆输水渠道换填排水改造稳定性
- 竖向排水井对北疆膨胀土渠道稳定性的作用分析被引量：7
- 2020年
- 北疆输水渠道是周期性供水渠道,渠水渗漏会使得渠基土经历"干湿"循环作用,将显著降低膨胀性渠基土的强度,进而影响渠道的稳定性。为了降低渠水渗漏对渠坡稳定性的威胁,建管部门对渠道进行了渗水速排系统改造。其中,竖向排水井的主要作用是将渗水集中抽排;此外,还可能发挥类似抗滑桩的作用。因此,针对该问题开展了数值分析,结果表明:若竖向排水井抽排作业将渗漏断面的膜后水位降低至0 m,可以确保渠道断面在最危险工况下稳定性系数Fs大于1.35,渠坡处于稳定状态;若不进行渗水抽排,膜后水位大于1 m的断面在运行10年以上时,Fs将小于1.05,渠坡处于欠稳定或不稳定状态。仅分析竖向排水井作为抗滑桩的作用,排水井在当前位置(桩心距离渠沿6 m)起到的抗滑作用基本可以忽略,滑弧将会出现在排水井前方;将排水井向靠近渠坡的方向移动至渠沿时,单根排水井对渠坡抗滑保护范围最大,为44 m。
- 邓铭江蔡正银郭万里黄英豪张晨
- 关键词：膨胀土干湿循环边坡稳定性排水井
