刘沛清[1]1994年在《挑射水流对岩石河床的冲刷机理研究》文中提出引用冲击射流的研究成果，详细地分析了在冲坑水垫内淹没斜向冲击射流的 扩散规律和各射流子区域内主要物理量的变化特征，并初步探讨了岩块的起动判 别条件。 利用瞬变流模型，探讨了岩缝内脉动压力波的传播规律和脉动上举力的成因， 导出可能最大脉动上举力的计算公式，并由三峡溢流坝断面模型冲坑底部不同尺 度岩块上的脉动上举力实验结果给出验证。 从岩块起动的动力方程着手，利用随机振动理论分析了岩块在脉动上举力作 用下的振动过程，并在岩块或板块的稳定性条件中引入了脉动上举力的频率响应 项，推求出平衡冲刷深度、平衡冲刷时间和冲刷深度发展过程等预报公式。同时为 了与理论分析成果相佐证，在三峡溢流坝断面模型冲坑底部，量测了不同尾水位下 岩块的起动过程，获得岩块振动频率、拔出时间、拔出速度和加速度等实验资料。 综合消能机理、射流扩散和随机振动等理论，给出估算平衡冲刷深度等预报公 式，并利用国内外若干挑流工程的原型观测和室内模拟资料，验证和推广了有关公 式。 利用有关研究成果对小湾工程的平衡冲刷深度给出预报，同时在该工程的断 面模型上用放大岩块法进行了系统的冲刷实验，且比较和分析了实验值与预报值。
王蕊蕊[2]2014年在《大坝溢洪道岩石冲刷数值模拟研究》文中提出溢洪道自由射流或者汛期大坝漫流引起的高速水流,能够对河床岩体造成严重冲刷,增大了坝基损坏的风险。国内外对高速水流的特性和冲坑形成过程进行了较多的研究,但对实际上广泛存在的以基岩或破碎基岩为主的溢洪道岩石冲刷数值模拟研究很少。本文提出了一种模拟河床岩石冲刷破坏的数值模拟方法,结合流体动力学和岩石力学理论,对溢洪道岩石冲刷进行数值模拟研究。主要研究内容及成果包括：(1)基于基岩冲刷理论和基岩的抗冲特性及分类,总结前人关于冲坑形成过程的概化模型。根据淹没射流理论,结合挑流消能特点,提出冲刷过程中基岩解体破坏的主要原因是：存在节理裂隙的河床岩体,经过具有强烈脉动的高速射流的直接冲击和泄流引起的脉动水压力共同作用的结果。(2)阐述离散单元法理论及其在岩土力学中的应用,介绍离散单元法的基本思想和基本方程,探讨离散单元法作为一种处理节理岩体的数值方法的优越性。介绍通用离散单元法程序UDEC在岩石力学数值模拟中的应用,分析UDEC的模拟方法和特点,总结UDEC模拟基岩冲刷的可行性。(3)基于流体动力学和岩体力学理论,提出一种模拟河床岩石冲刷破坏的数值模拟方法,即将水流冲击时均压力和脉动压力与岩体力学模型耦合,实现河床基岩冲刷过程的数值模拟。(4)建立河床岩体冲刷的力学模型,在通用离散元程序UDEC中建立节理岩体的二维模型,加载裂隙水压力、挑射冲击水流时均压力和脉动压力,验证节理岩体在挑射水流作用下的解体破坏模型。模型中明显可见岩体节理的失效、岩块破碎及块移动等动态响应过程。(5)研究动力荷载的变化对冲刷的影响。通过改变加载的正弦应力波的频率和峰值应力,研究岩石力学模型动态响应的区别。
白呈富[3]2005年在《高水头溢洪道的掺气减蚀与消能防冲研究》文中研究指明随着水电事业的蓬勃发展,新建的许多大型泄水建筑物都具有“高水头、大泄量、窄河谷”等特点,高速水力学问题日益突出。据统计,全世界已建100m以上的高坝有400余座,目前我国已建和在建的有三十多座。这些高坝泄水工程中的水流流速都在40m/s左右或更高。如此大的水流流速会产生一些特殊的水流现象,如掺气、脉动、空蚀、冲刷、雾化等,给工程带来了极大的危害。 掺气减蚀和泄洪消能是溢洪道工程中遇到的两大难题。本文通过总结前人的研究成果,对于掺气减蚀的基本机理作了探讨,提出了巴山水电站溢洪道的掺气减蚀措施。对于挑流消能的研究,以模型试验为主要手段,以水舌的“纵向拉开、左右扩散、错开落点、导向防冲”为目标,进行挑流鼻坎的体形结构优化,提出了适宜于泄槽宽、泄量大、下游河床地质环境差的溢洪道的新型挑流鼻坎型式——分条复式扭曲挑流鼻坎,较好的解决了巴山水电站溢洪道下游消能防冲的问题。 文中归纳并分析了前人关于河床基岩冲刷平衡深度的计算经验公式,并选用几种公式作冲深估算,计算值的范围可作为基岩冲深范围的参考;同时尝试应用能量法计算平衡冲深并与试验数据相互验证,认为此法计算结果较准确。 最后指出掺气减蚀与泄洪消能系多学科交织的问题,内容多,问题复杂。需继续以“理论分析、室内模拟和原型观测”三结合的方法,进行更深入研究。
陈旸[4]2007年在《高水头大单宽流量溢洪道的试验研究与设计》文中认为随着全球能源的紧缺，温室气体排放控制要求的日益严格。水电作为清洁的可再生能源，在发展中国家将有很好的发展前景。同时，随着筑坝设计理论和设计水平的提高，以及施工设备和施工方法的发展。新建的许多大型泄水建筑物都具有“高水头、大泄量、窄河谷”等特点。使得掺气减蚀和泄洪消能等问题变得十分突出，成为工程设计中的难点和重点。本文总结了前人的研究成果，对掺气减蚀和消能的基本理论作了初步探讨。针对马来西亚巴贡工程溢洪道单宽泄量大、流速高、使用频繁的特性。通过模型试验研究，工程类比和计算等方法对溢洪道的泄流能力、掺气减蚀、泄洪消能、边墙振动等问题进行了研究和探讨。解决了原设计泄流能力不足的问题。提出了溢洪道掺气减蚀和消能措施，并满足相关规程规范的要求。论证了在大单宽流量和高流速下溢洪道高薄边墙的振动问题。分析了引渠水流流态和流速对泄流能力的影响和泄槽流态对掺气保护长度的影响。巴贡工程位于马来西亚砂捞越州BALUI河上。河流多年平均流量为1314m~3／s。多年平均降雨量达4500mm。枢纽大坝为砼面板堆石坝，最大坝高205m。总库容440亿m~3。总装机容量8×300MW。溢洪道布置在左岸，是工程的唯一泄水建筑物。最大泄量14600m~3／s，最大单宽泄量292m~3／sm，泄槽最大流速达47m／s。巴贡工程的泄流能力、掺气减蚀、泄洪消能、边墙振动等问题的解决，对拟建的类似工程具有很好的参考价值。
邹鹏飞[5]2004年在《挑流冲坑内的水流脉动特性及冲刷机理研究》文中进行了进一步梳理挑流消能是水电工程中重要的消能方式之一。挑射水流对岩石河床的冲刷问题，从宏观上看主要是入射水流的冲击能力和河床基岩的抗冲能力两者相互作用的结果。本文从以上两个方面着手，主要对挑流消能冲坑内的水流脉动特性和冲刷机理进行了研究。 针对入射水流的冲击能力，引用斜向淹没冲击射流的研究成果，分析了淹没射流的扩散规律，壁面压强的特征和脉动压强的成因；通过冲坑底部脉动压强的试验研究，运用数理统计和频谱分析方法论述了淹没射流冲坑底部的脉动压强及其分布特性，概化出冲坑内脉动压强载荷的波动表达方式。 针对岩石河床的抗冲能力，探讨了考虑阻力的岩块起动的判别条件。采用Ansys有限元软件的模态分析模块分析了冲坑岩块的振动特性。引入瞬变流模型，探讨了岩缝内脉动压力波的传播规律和脉动上举力的成因，推导了可能最大脉动上举力的计算公式和考虑阻力的岩块振动位移与脉动上举力之间的统计关系式。运用岩块起动的动力方程进行了瞬态动力分析，得到了冲坑岩体在脉动水压力作用时的动应力分布规律，推求出考虑阻力的平衡冲刷深度的预报公式。 本文所取得的研究成果可为水工设计和研究冲刷问题提供参考。
孙五继, 焦爱萍, 张耀先, 刘沛清[6]2005年在《高坝挑射水流对岩石河床冲刷的研究综述》文中研究表明高拱坝大流量坝身泄洪几乎全部采用挑流消能方式,为此分析了国内外关于挑射水流对岩石河床冲刷的各种理论,并对高拱坝挑流消能冲坑深度预测、基岩冲刷的模拟方法、岩石冲刷破坏机理研究等问题进行了综述。同时提出岩石河床冲刷研究的关键课题。
焦爱萍, 刘沛清[7]2006年在《挑射水流对岩石河床冲刷的研究进展》文中认为高坝大流量坝身泄洪几乎全部采用挑流消能方式,分析了国内外关于挑射水流对岩石河床冲刷的各种理论,并对高拱坝挑流消能冲坑深度预测、基岩冲刷的模拟方法、岩石冲刷破坏机理研究等问题进行了综述。同时提出岩石河床冲刷研究的关键课题。
黄长青[8]1981年在《对挑射水流在软弱破碎岩带中形成局部冲坑的初步分析》文中进行了进一步梳理在岩石河床上兴建混凝土溢流坝,一般多采用挑流消能;因为这种消能型式比较经济。但挑射水流在下游岩石河床造成的冲坑,可能成为坝基下游的临空面,或破坏下游水工建筑物的基础和两岸坡脚,影响稳定。对于有深剪切
刘沛清, 冬俊瑞, 余常昭[9]1996年在《基岩的抗冲能力及其分类》文中进行了进一步梳理岩石河床的抗冲能力，实质上反映了基岩在挑射水流的冲击下抵抗解体破坏的能力。此文初步分析了影响基岩解体破坏的主要因素，运用量纲分析法，探讨了影响基岩抗冲能力的三个无量纲数。并在此基础上，通过综合分析各家的抗冲能力分类表，给出一个考虑因素较多的基岩抗冲分类的推荐表。
秦艳[10]2007年在《基于冲击压强的挑流冲坑预测方法研究》文中研究指明目前,高坝的泄洪工程大多数采用挑流消能方式,为避免影响两岸边坡和坝身的稳定,需估算下游冲刷坑的深度与范围。正确预测基岩冲刷深度对高坝下游消能和防冲设计具有重要的意义。本文在对冲坑内的水流特性进行分析的基础上,提出了基于冲击压强预测挑流冲刷深度的方法。通过水工模型试验与数值模拟相结合的研究手段,对冲刷深度和冲击压强及其分布系数之间的量化关系进行了解读。主要研究内容包括以下几个方面:首先,引用冲击射流的研究成果,详细分析了冲坑内淹没冲击射流的扩散规律和挑射水流对底壁面冲击压强的规律,分析了基岩的冲刷破坏特性。在此基础上,提出基于冲击压强对冲刷深度进行预测的方法。其次,建立适合模拟挑射水流的三维数值紊流模型,寻求高效、精确的计算方法。在验证了数学模型正确性的基础上,拟定计算方案并对不同工况下的冲击压强进行了系列的数值计算。计算结果可供模型试验参考。最后,通过模型试验量测了每组冲击压强分布下形成的冲坑深度,选用了较适合于本试验的冲坑估算公式对试验结果进行了验证。在此基础上,对试验数据进行分析,建立基于冲击压强及其分布系数的冲刷深度估算公式。本文所取得的研究成果可为冲刷问题的进一步研究提供参考。
参考文献：
[1]. 挑射水流对岩石河床的冲刷机理研究[D]. 刘沛清. 清华大学. 1994
[2]. 大坝溢洪道岩石冲刷数值模拟研究[D]. 王蕊蕊. 山东大学. 2014
[3]. 高水头溢洪道的掺气减蚀与消能防冲研究[D]. 白呈富. 武汉大学. 2005
[4]. 高水头大单宽流量溢洪道的试验研究与设计[D]. 陈旸. 西安理工大学. 2007
[5]. 挑流冲坑内的水流脉动特性及冲刷机理研究[D]. 邹鹏飞. 武汉大学. 2004
[6]. 高坝挑射水流对岩石河床冲刷的研究综述[J]. 孙五继, 焦爱萍, 张耀先, 刘沛清. 水利水电技术. 2005
[7]. 挑射水流对岩石河床冲刷的研究进展[J]. 焦爱萍, 刘沛清. 水科学与工程技术. 2006
[8]. 对挑射水流在软弱破碎岩带中形成局部冲坑的初步分析[J]. 黄长青. 水力发电. 1981
[9]. 基岩的抗冲能力及其分类[J]. 刘沛清, 冬俊瑞, 余常昭. 长江科学院院报. 1996
[10]. 基于冲击压强的挑流冲坑预测方法研究[D]. 秦艳. 天津大学. 2007