水电工程边坡安全监测实时在线预警系统研究

针对现有边坡监测信息管理的实时性、灵活性、通用性较差且可视化程度较低的问题,基于监测数据自动采集方法、监测成果网络发布方法、监测预警方法等系统相关技术方法研究,采用MySQL多平台网络数据库以及Apache跨平台Web服务器,以Microsoft VisualStudio.Net 2013为集成开发环境,建立基于网络的边坡安全监测实时在线预警系统,实现了监测信息和数据的远程实时共享、在线分析管理及三维可视化分析,并成功应用于实际工程中,为边坡工程变形监测提供了更高效的监测和预警分析平台。     

低承台2×2能量桩基础单桩运行热力耦合特性研究

能量桩技术是一种集地源热泵和建筑桩基功能于一体的新型节能技术。为了研究能量桩在运行过程中的热力学特性及其对基础结构的影响规律,依托低承台2×2群桩基础,开展单根能量桩加热工况下的群桩基础热力响应特性现场试验,实测能量桩、对角桩及承台的温度和应变等变化规律,着重分析能量桩本身由于温度变化引起的力学特性、及其对桩周土体、邻桩和承台等结构的影响规律。研究结果表明,本文试验条件下,加热工况下低承台2×2桩基础中单根能量桩桩身中部产生的最大约束压应力值约为3.94 MPa,约为考虑桩体被完全加热和完全约束情况下的应力上限值的48%;在温降和运行桩的共同影响下,承台中部将产生约为1.05 MPa的附加拉应力(约为混凝土抗拉强度值的43.8%);在温度和上部荷载的耦合作用下,能量桩桩顶位移达-0.6 mm,约为桩径的0.6‰。     

南水北调山东段南干渠边坡变形监测信息管理系统设计及应用

为了管理好大型渠道边坡监测中海量数据，快速挖掘出其中所蕴含物理力学规律，基于南水北调东线山东段南干渠边坡的需求分析，应用Visual Basic．Net2008编程语言与CAD Viewer组件等编程技术，开发了大型渠道边坡变形稳定监测与失稳预报软件，实现了监测数据的输入输出、数据预处理、预测预报分析、工程资料可视化在线浏览、监测原始数据和监测成果的图形报表输出等功能，并将该系统应用于南干渠边坡监测实践中，为该渠道边坡监测提供软件支持，为实现监测和施工现场管理信息化奠定基础。     

锦屏一级水电站左岸边坡稳定综合预报研究

 在总结国内外有关滑(边)坡预测预报成果的基础上,对其适用性及使用条件进行深入研究。针对锦屏一级水电站左岸高边坡的边坡类型、边坡特征、变形特点和变形机制,在监测成果的基础上,对其进行综合预报,空间上判断左岸拱肩边坡由断层F5,f42–9、深部裂缝SL44–1及煌斑岩脉X互相组合,形成可能边坡失稳块体的边界条件、楔型体滑移失稳模式;时间上采用统计模型及非线性模型多种方法联合预报,根据边坡变形时序曲线的形态及变形速率指出：边坡目前处在缓慢蠕动至匀速变形阶段,变形速率小于0.05 mm/d。设计出适合锦屏一级水电站边坡的综合预测预报模型,初步给定边坡4项预警临界值,为边坡开挖工作的顺利开展提供科学的依据。     

河道截流工程技术数值模拟

针对淮河临淮岗工程河道截流实际情况,采用水深平均的圣-维南方程组描述水流运动规律来建立二维水流数学模型,通过生成河道的正交曲线网格,进行截流水力学计算.重点分析两种截流方案中不采用定位沉船和采用定位沉船情况下龙口水力特征参数的变化,并利用截流难度评判指标来确定采用定位沉船技术对降低截流难度的作用,评价采用"单戗堤、单向进占、定位沉船、双向合龙"技术的必要性,选择适应于本工程的截流方案.     

基于CDIO理念的温控界面仪实践教学与课程思政

基于土工三轴仪设备,联合温控系统创新性地研发了温控界面仪,实现三轴应力状态下结构物与土体界面特性的测试,为揭示结构物-土体相互作用机理提供了技术支撑。基于CDIO工程教育理念,将温控界面仪科研成果转化为实践或实训教学项目。本科生参与温控界面仪的开发、测试与试验过程,学习优质科研成果的创新路径和创新方法,从而以该工程为示范掌握工程项目构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运行（Operate）全过程。学生们不仅学习科学知识,而且掌握科研思维方法,最终实现学生分析与解决问题能力、创新创业能力全面提升。     

荧光光电法在库岸滑坡地下渗流监测中的适宜性研究

以单孔稀释数学模型为理论依据,建立荧光光电流与坡体地下渗透流速的数学关系模型,设计开发适用于库岸坡体观测孔的地下渗透流速的荧光光电监测探头及测试系统。通过开展室内试验,研究不同浓度荧光溶液的光电流特性,以及环境水温、酸碱度、浑浊度等地下水环境因素对荧光光电流强度的影响,进而论证荧光光电法在库岸滑坡地下渗流监测中的适宜性。结果表明:5～25℃温度范围内,光电流强度随荧光溶液浓度增大而增大,在0～0.006 5%的低浓度范围内存在显著的线性关系,满足应用荧光光电测速法进行坡体地下渗透流速监测的理论条件要求;在荧光溶液浓度一定的条件下,光电流强度随温度升高而逐渐减小,线性规律明显,且不同浓度的拟合直线呈近似平行分布,斜率不大。温度对光电流强度的影响远低于浓度变化带来的影响,但实际应用时起始量测温度与结束量测温度基本相等,温度对坡体地下渗透流速的监测结果产生的影响可忽略不计。强酸性条件下会降低荧光剂的分子活性,使光电流强度明显下降,但加入碱中和后荧光溶液活性恢复,选用的Luyor–6200荧光试剂可满足常规酸性和碱性地下水环境下渗透流速的监测。浑浊度对光电流影响较大,但浑浊荧光溶液经历长时间静置后,光电流强度可恢复至正常荧光溶液的光电流强度值;依据试验可知,开展现场应用时,测孔成孔后至少需静置4 d以上才能达到观测要求。最后,给出了应用荧光光电测速法开展滑坡体渗透流速现场监测的实施方案。     

基于分形插值的岩石边坡工程挖填方量估算

 传统插值算法主要基于平滑性的约束条件,插值后的结果不能如实反映岩石边坡的自然地表形貌,由此估算的挖填方量不够精确。鉴于岩石边坡工程自然地表都具有随机抖动和自相似的特性,通过获取地表分形特征并应用基于分形布朗运动(fBm)的插值算法对岩石边坡工程自然地表的测绘采样数据进行插值,能够更加逼真地复原地貌特征。因此,依据自然地表测绘采样数据的分形插值结果及开挖控制线,并采用带约束三角网剖分算法来建立岩石边坡工程开挖(回填)体的TIN模型,能够更加精确地计算岩石边坡工程的挖填方量。在假定某区域地表控制点数据集合作为实际地貌的前提下,通过误差分析表明：根据fBm分形插值方法得到的方量计算误差为0.14%,而采用Nurbs插值方法的误差为1.5%,fBm分形插值方法的估算精度远高于传统方法。最后,以锦屏一级水电站左岸岩石高边坡工程作为应用实例,为边坡工程开挖方量结算和三维可视化分析提供了依据。     

水工混凝土裂缝的混合微生物自修复试验研究

水工混凝土侵蚀和开裂往往发生在水位波动的干湿交替区，将好氧与兼性厌氧菌混合制备微生物混凝土，可更好适应该区域在含氧量波动变化环境下的裂缝自修复。本文分别以好氧型巨大芽孢杆菌、兼性厌氧型巴氏芽孢杆菌的单一和混合微生物制备自修复剂，通过混凝土试样抗压强度、抗渗性能测试和裂缝修复量化指标分析，评估单一和混合微生物对水工混凝土力学性能和裂缝自修复效果的影响，获得好氧和兼性厌氧微生物的最佳混合比例，通过扫描电镜分析，揭示混合微生物对水工混凝土性能提升的微观机制。结果表明：内掺混合微生物的混凝土试样孔隙结构更加致密，巨大芽孢杆菌与巴氏芽孢杆菌以4:6的比例混合时矿化沉积效果最好，在好氧微生物呼吸作用和兼性厌氧微生物酶化作用协同影响下，混合微生物对水工混凝土力学性能、裂缝自修复效能的提升和改善效果更佳。