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原文传递优先流的工程特性及其应用研究

论文题名：	优先流的工程特性及其应用研究
关键词：	路基工程;海绵城市;敏感系数;集水通道;优先流
摘要：	基质中优先流是一种常见的自然现象。优先流通道能够使水流或者溶液沿着少数基质路径被快速地运输。在路基工程中，优先流的存在会对路基的抗压能力和抗剪能力产生负面影响。优先流又具有对荷载变化敏感度迟钝，对降水有超强的收集能力等特点，使得优先流在海绵城市的建设中可以被利用起来。　　本项研究目的在于探究优先流的水流特征，研究优先流通道对路基稳定性的影响以及探索优先流在海绵城市建设中的应用。首先提出并定义了优先流必经方向路径和非必经方向路径，优先流通道对荷载的敏感系数的概念。并且提出了漏斗形优先流集水通道的海绵城市建设理念。项目采用实验与数值模拟相结合的方式，对优先流的水流特性、优先流通道的剪应力和有效应力进行了详细地研究。主要研究了以下内容：　　1．优先流流动特性。在任意模块中，水流的路径可以分为必经方向路径和非必经方向路径。在非必经方向路径上，水流总是尽可能地沿着孔隙率较大的模块完成流动任务。这也是优先流的一种重要性质。在此过程中，引出了必经方向路径和非必经方向路径的概念。　　2.优先流通道水流运输能力。即使在优先流通道宽度变得很窄的情况下，优先流通道依然拥有很强的水流运输能力。　　3.优先流对路基稳定性的影响。若原结构中的任意位置被优先流通道替换，会引起所受剪力和有效应力数值的上升，但是剪力和有效应力的变化趋势保持不变。并且引出来了敏感系数这个概念。流量关于宽度的敏感系数和优先流通道的宽度成反比。剪力关于宽度的敏感系数和优先流通道的宽度成正比。根据敏感系数可以决定自变量的变化以达到最大效益。随着所受荷载的增大，优先流通道引起的应力变化越明显。反之，所受荷载越小，优先流引起的应力变化越小。水流在传输过程中，大部分水流会通过优先流通道完成流动任务。　　4.优先流在海绵城市中的应用。优先流通道深度和优先流通道水流比例成反比，和优先流通道水流流速成正比。优先流通道倾斜角和优先流通道水流比例成正比，和优先流通道水流流速成正比。优先流通道的水流运输能力和对荷载变化的迟钝性，决定了优先流通道能够在海绵城市建设中得到应用。
作者：	曹容川
专业：	土木工程
导师：	袁玉卿
授予学位：	硕士
授予学位单位：	河南大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文