常用模型沙基本特性研究

前言

模型試驗是解決工程疑難課題的重要手段，幾十年來，人們進行了大量的模型試驗研究，在河道、庫區(qū)及河口的實體模型有關(guān)的模擬技術(shù)方面，取得了巨大成就。如水利水電樞紐壩區(qū)、水庫上游回水變動區(qū)、河道、潮汐河口模型等泥沙模型則應(yīng)運而生。模型試驗可重現(xiàn)歷史狀況、彌補和擴充測驗資料、進行多方案對比、細(xì)化局部問題和預(yù)測未來問題。人們常常利用模型試驗研究水庫與河道的水流泥沙運動、排沙特性、沖淤形態(tài)、河勢變化等。模型試驗是研究河床演變、河道整治及洪水預(yù)測預(yù)演和水庫運用方式等邊界條件復(fù)雜、三維性較強問題的重要手段，對某些問題的研究，模型試驗甚至是唯一的手段。就實際作用和發(fā)展趨勢而言，模型試驗也許永遠(yuǎn)是解決重大工程泥沙問題的主要手段。然而，由于泥沙問題的復(fù)雜性，具有的自然屬性極為特殊，使得十分準(zhǔn)確的實體模擬，尤其是實體動床模擬還相當(dāng)困難，仍有一些關(guān)鍵技術(shù)及基礎(chǔ)理論方面的問題未能解決。目前，實體模型試驗，試驗要求越來越高，內(nèi)容也越來越廣泛。在現(xiàn)階段的模型試驗中，又暴露出了一些新的技術(shù)問題，譬如：不同河型對水流挾沙能力及其比尺設(shè)計的影響問題；不同河型河道模型床沙的適配問題；現(xiàn)行河道模型相似率對大尺度、長模型的適應(yīng)性問題；大尺度、長模型的水沙運動，河床變形等相似性和穩(wěn)定性問題及其累積誤差的評估問題；不同河段模型沖瀉質(zhì)與床沙質(zhì)的分界問題等。含沙水流模型相似律的研究已引起較廣泛的重視，有些學(xué)者開展了一些理論分析和試驗觀測，并取得了一定的進展。但在泥沙懸移相似條件、水流挾沙力比尺的確定、對流態(tài)的相似要求等方面，分歧很大。至于模型設(shè)計具體的處理手法差異更大，因此很有必要開展深入研究。保證模型和原型泥沙運動及河床變形相似的關(guān)鍵，是選擇合適的模型沙。而選擇合適的模型沙是一個比較困難的問題，因此全面了解模型沙性質(zhì)是非常必要的，是提高泥沙實體模型試驗技術(shù)的關(guān)鍵之一。因此，對模型沙性質(zhì)的全面研究是提高實體模型試驗技術(shù)的關(guān)鍵。國內(nèi)外專家大多是從各自研究問題的特殊性出發(fā)對模型試驗技術(shù)進行研究的。進行系統(tǒng)的基礎(chǔ)性的實體模型模擬技術(shù)研究相對較少。然而，往往在討論評價實體模型試驗成果時，就模型沙性質(zhì)對模型試驗成果的影響提出疑問的，已經(jīng)屢見不鮮。

內(nèi)容概要

本書共分3篇26章，第一篇介紹了動床模型試驗及模型相似律研究發(fā)展概況，并對國內(nèi)外一些模型相似律特點做了簡單評述。第二篇包括11章，分別對模型沙容重、干容重、顆粒級配等土力學(xué)特性和水下休止角、起動流速、阻力、沉速、黏度、挾沙力等水力特性測量的方法、原理及試驗步驟進行了總結(jié)。第三篇包括15章，收集整理了天然沙、木屑、煤屑、粉煤灰、擬焦沙、塑料沙、塑料合成沙、BZY、PS、瀝青沙、陽離子樹脂、酸性白土粉、電木粉、核桃殼等常用模型沙以及半焦、瀝青陶粒、滑石粉、港泥等模型沙的基本特性資料，對常用模型沙的優(yōu)缺點、使用時的注意事項及模型沙選配、制作等相關(guān)的技術(shù)資料進行了簡要分析，并列舉了我國應(yīng)用這些模型沙進行動床模型試驗研究的部分科研項目實例。    本書可供河工模型試驗研究的科研人員及高等院校相關(guān)專業(yè)有關(guān)師生參考。

書籍目錄

前言第一篇　動床模型試驗及模型沙研究現(xiàn)狀綜述第二篇　模型沙特性及測量方法　第一章　緒論　第二章　模型沙土力學(xué)特征指標(biāo)簡介　第三章　模型沙容重試驗　第四章　模型沙干容重試驗　第五章　模型沙顆粒分析試驗　第六章　模型沙水下休止角試驗　第七章　模型沙起動流速試驗　第八章　模型沙阻力特性試驗　第九章　模型沙沉降特性試驗　第十章　模型沙流變特性試驗　第十一章　模型沙水流挾沙力試驗第三篇　常用模型沙基本特性　第十二章　天然沙模型沙　第十三章　木屑模型沙　第十四章　煤屑模型沙　第十五章　粉煤灰模型沙　第十六章　擬焦沙模型沙　第十七章　塑料模型沙　第十八章　塑料合成模型沙　第十九章　BZY模型沙　第二十章　PS模型沙　第二十一章　瀝青模型沙　第二十二章　陽離子樹脂模型沙　第二十三章　酸性白土粉模型沙　第二十四章　電木粉模型沙　第二十五章　核桃殼模型沙　第二十六章　其他模型沙

章節(jié)摘錄

插圖：第二章 模型沙土力學(xué)特征指標(biāo)簡介河流中運動的泥沙主要從流域地表沖蝕而來，流域地表沖蝕物與流域自然地理環(huán)境有關(guān)。從流域地表沖蝕下來的泥沙，小部分沉積在河床，大部分輸送人海。就土木工程而言，流域地表沖蝕物統(tǒng)稱為土。本節(jié)對流域地表沖蝕物土的土力學(xué)特征指標(biāo)做一些簡單介紹。在自然界，土與巖石的區(qū)分僅在于顆粒間膠結(jié)的強弱，所以有時也會遇到難以區(qū)分的情況。土的形成過程是十分復(fù)雜的，但根據(jù)它們的來源，可分為兩大類：無機土和有機土。天然土絕大多數(shù)是由地表巖石在漫長的地質(zhì)歷史年代經(jīng)風(fēng)化作用形成的無機土，所以通常說土是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物。土是一種松散的顆粒堆積物。它由固相、液相和氣相三部分組成。固相部分主要是土粒，有時還有粒問膠結(jié)物和有機質(zhì)，它們構(gòu)成土的骨架；液相部分為水及其溶解物；氣相部分為空氣和其他氣體。

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