风致积雪导致建筑屋盖压塌的现象屡见不鲜，研究典型屋盖积雪分布形式具有重要意义。本文运用ANSYS Fluent 计算流体力学软件二次开发功能和UDF编程实现风吹雪数值模拟，并通过对二维平屋面及三维弧形落地网壳的积雪模拟验证了模型的准确性。综合考虑不同风速、风向角及矢跨比对单跨拱形屋盖积雪分布的影响，结果显示建筑高度处风速为5m/s时，0°风向角下屋面局部范围积雪分布系数超出规范限值，90°风向角下屋面大部分范围积雪分布系数超出规范限值。研究了干扰建筑对拱形屋盖积雪分布的影响，其导致拱形屋盖迎风面一定范围内积雪分布系数超出我国规范限值；当干扰建筑间距不小于2.5倍干扰建筑高度时，干扰效应的影响很小，可忽略其影响。

为探究复合盐侵蚀、冻融循环、干湿循环三因素对高寒地区抽水蓄能构造物强震失效模式的影响，开展混凝土劣化试验和结构强震损伤分析。根据工程实际，配制高浓度复合盐溶液，确定试验方案，获得混凝土材料力学性能劣化规律；基于试验结果，利用数值方法分析混凝土劣化对结构塔顶位移、应力和损伤分布规律的影响。结果表明：复合盐侵蚀—冻融循环—干湿循环三因素导致混凝土力学性能显著下降；在强震作用下，构造物损伤区域主要分布在塔体与回填混凝土交界处，混凝土劣化改变结构失效模式和损伤分布规律。该结果有助于掌握高寒地区抽水蓄能构造物的材料性能劣化规律，为工程抗震设计提供参考。

确定冰川侵蚀的主控因素及其与各影响因素间的相互作用方式，不仅对深入认识冰川侵蚀的物理机制和理解冰川作用区地貌演化具有重要的意义，也是探讨构造、气候、地形间相互关系的根本。然而，以往的学者仅在构造活动略单一的区域研究冰川侵蚀的主控因素，致使对构造的影响认识不足，那么，构造是否是冰川侵蚀的主控因素呢？又是如何作用于冰川侵蚀？北天山第四纪冰川作用规模巨大，留下了丰富的冰川遗迹，其气候与构造条件也多样，因而成为探讨上述问题的理想区域。本文在北天山北坡自西向东选取了7个冰川流域，基于每个流域的Hkr值和冰川侵蚀影响因子的定性定量数据，分析了该区域冰川侵蚀的分布规律及其影响因素。结果表明，北天山各流域冰川侵蚀自西向东有减小趋势，该变化趋势是构造、气候、地形共同作用所致。其中，山顶高度和降水对冰川侵蚀的影响最显著，两者均通过对冰川规模施加作用来控制冰川侵蚀，而构造也可能通过影响顶点高程、积累区面积、冰川规模，进而作用于冰川侵蚀，但是其是否发挥主要作用有待进一步认识。因此，冰川规模可能才是导致北天山各冰川流域侵蚀差异的根本原因。

北方河流冬季河冰运动会带来凌汛灾害威胁,研究流凌运动对水流、泥沙和河道的影响具有重要工程意义。本文在平面二维河冰动力学模型基础上,建立二维水冰沙耦合数值模型。基于三角形的非结构网格,采用具有迎风特性的Petrov-Galerkin型有限元法计算非恒定水流过程、非恒定非均匀沙输运和河床冲淤变化,利用无网格的SPH法计算河冰运动,基于河冰对岸滩的刮擦切应力计算岸坡侵蚀,再利用双泥沙休止角法分析不同含水层岸坡的稳定坡面。该模型创新性地耦合水沙理论和河冰理论,能模拟北方河流全季节及河冰全过程的水位流量波动、河冰运动、泥沙输移、河床冲淤及岸滩崩塌过程。通过实验条件下溃坝引起的岸坡崩塌侵蚀验证了模型的准确性和可靠性,研究结果显示该模型能再现水流、河冰、泥沙、河床及河岸间的复杂耦合作用,揭示河冰刮擦对岸滩侵蚀破坏的促进机理,可进一步支撑冬季河道防凌减灾和岸滩水土保持研究。

针对冻结工程灾变过程中渗水孔隙等灾害源在地下水热流侵蚀作用下逐渐扩展的过程进行了研究,在一定假设条件下建立了柱坐标系下基于对流换热边界条件(第三类边界条件)的相变传热数学模型。在对原偏微分方程无量纲化处理后,采用了对数形式分布的热积分平衡方法(HBIM)求解;对于同一问题,在变量代换的基础上采用了基于乘方定律格式的有限差分数值方法进行了求解。对于侵蚀相变位置的求解,两种方法的计算结果吻合良好,在计算的时间范围内,两者最大偏差不超过1%。研究结果表明:史蒂芬数St、毕渥数Bi、以及过冷系数φ为侵蚀相变界面位置随时间变化规律的主要影响因素;在不同参数组合情况下,侵蚀相变位置随时间均呈现出近似线性变化规律;在其他参数不变的条件下,St,Bi增大一倍时,侵蚀相变速率均增加一倍左右,而φ增加一倍时,侵蚀相变速率仅减小了5%。进而说明在实际工程中,降低冻土的平均温度能够减缓侵蚀相变速率,但作用十分有限;相反,降低水流温度或者减缓水流的流速等措施则能够有效减缓水流侵蚀速率。利用本文结果预测实际冻结工程灾变过程时,需考虑土壤性质的不同以及地下水温度、对流换热系数等随孔径变化带来的影响,可将由本文方法得...

为了明确降雨对冻土坡面侵蚀的作用机理,探讨冻土和未冻土在不同水力条件下侵蚀之间的差异。通过室内模拟降雨试验,采用3种降雨强度(0.6,0.9,1.2 mm/min)对比定量研究冻土坡面和未冻土坡面产流产沙过程及水沙关系。结果表明:在0.9、1.2 mm/min雨强下,冻土坡面的产流时间相对对照坡面提前了18.7,6.4 min。冻土坡面径流量、侵蚀量均远大于对照坡面,在0.9,1.2 mm/min雨强下径流量分别是对照坡面的1.16,1.19倍,侵蚀量分别是对照坡面的10.40,6.40倍。随着降雨进行,坡面产生不同程度的细沟,其中,冻土坡面相比对照坡面细沟出现时间分别缩短了18 min,22 min,且冻土坡面细沟侵蚀量占总侵蚀量的79%～92%,此比例大于同雨强下的对照坡面。两种坡面的累计径流量与累计产沙量之间满足y=kx+b的线性关系,在细沟间侵蚀阶段,冻土坡面的k值是对照坡面的8.48～9.02倍,而在细沟侵蚀阶段,则为对照的3.68～7.50倍。研究结果表明细沟侵蚀是冻土坡面土壤侵蚀率增大的主要原因,而冻结层的阻水作用是导致坡面上细沟出现时间提前的最重要因素。该研究可以为完善...