复杂地基上高拱坝坝肩稳定破坏试验研究

大岗山水电站是大渡河干流近期开发的大型水电工程之一,工程主要开发任务是发电,兼有拦沙、防洪、蓄能作用。其坝址区地质构造复杂,两岸坝肩岩脉、断层比较发育,构造型式以小断层、沿岩脉发育的挤压破碎带和节理裂隙为特征。针对大岗山拱坝复杂地质构造特点,采用三维地质力学模型试验中的综合法进行坝肩稳定问题研究,通过超载与降强相结合的地质力学模型破坏试验,研究了拱坝坝肩的变形特性,得到坝肩、坝基失稳的破坏过程和破坏形态,确定坝肩综合稳定安全度为5.0～5.6。     

再生微粉掺量对再生透水混凝土性能的影响研究

基于灰色关联分析法构建以再生骨料透水混凝土抗压强度、劈拉强度、孔隙率、透水系数及质量损失率为评价指标的优选模型,计算得到再生微粉掺量与最优指标集的关联程度。结果表明,0、10%和20%三种再生微粉掺量的灰色关联度较高;掺量为0时,再生骨料透水混凝土的强度最高,10%掺量能够改善其耐磨性能;20%掺量能够显著提高其透水性能。     

基于模态分解和云粒子网络的大坝基岩地震动输入研究

在大坝抗震安全评价中基岩地震动输入多采用实测数据或人工生成等方式,而当坝址仪器损坏或历史震害资料不足时,确定基岩地震动就变得尤为困难。本文提出对大坝基岩地震动进行反演的研究思路,并开发了基于经验模态分解和云粒子网络的分解—训练—反演混合模型,在不依赖场地历史震害资料的情况下,仅用少量周边测站数据即可确定大坝的基岩地震动。首先,选取坝址周边地表及基岩的地震动实测记录,采用经验模态分解法将地震加速度序列分解;其次,通过粒子群算法建立与神经网络连接权值的映射,采用云理论优化粒子群算法的全局寻优能力,建立反演模型,将分解后的加速度序列作为训练集进行反演训练;然后,选取与大坝处于相似地质情况的地表实测地震动信息,结合反演模型对大坝基岩输入地震动进行反演;最后,以紫坪铺大坝为研究实例,通过对比传统输入方法,验证该模型的适用性。结果表明：本文所提的混合模型综合性能稳定,能较好地反演地震加速度序列,模型决定系数均大于0.9,平均绝对百分比误差均在11%左右;采用本文反演得到的基岩地震动进行计算,较已有研究成果计算误差降低0.79%~17.28%,与工程实际动力响应更为吻合。本文方法可为解决大坝基岩输入地震动的获取提供一条新途径。     

基于敏感性分析及BP神经网络的水工结构模型材料研究

模型材料是水工结构模型试验成功的关键,但其制备方法较为依赖经验、成本较高,且试验数据利用率较低.为此,采用单因素敏感性分析方法分析了胶凝砂砾石模型材料弹性模量的影响因子,并基于敏感性分析结果利用Matlab建立了 BP神经网络预测模型.预测检验结果表明,水工结构模型材料的弹性模量对拌合水量和石膏量最敏感,其次是重晶石粉...     

胶凝砂砾石坝模型试验突变理论破坏判据

地质力学模型试验是研究胶凝砂砾石坝（cemented sand-gravel dam,CSG坝）安全稳定性的一种研究方法,但在试验中,模型的变位位移比较微小、倾覆趋势不易捕捉,并不能精确地判断出试验中模型受压破坏的区间及其超载安全系数（模型破坏时的极限安全系数）。针对这一问题,本文通过开展CSG坝复杂地基条件下地质力学模型试验,得到了坝基内部应变、坝体下游面位移及坝体表面应变等数据,判断出模型的超载安全系数Kp在4.6 ~ 6.2区间内;为得到模型精确的超载安全系数,首先运用突变理论对模型试验数据进行四次多项式拟合,后将结果代入模型失稳判别式,得到了模型的超载安全系数Kp的精确区间为6.0 ~ 6.2。本文解决了困扰CSG坝地质力学模型试验中超载安全系数精确性的问题,对CSG坝后续的推广、发展和应用起到了积极的作用。     

基于ANSYS的拱坝坝肩及坝基整体稳定分析

结合拱坝坝肩与坝基的地形、地质特征以及软弱结构面分布状况,通过ANSYS软件建立拱坝天然地基条件下的三维数值模型,并进行超载法计算,分析坝体变形与应变特征、坝肩和断层的变位分布特征、坝肩的破坏形态和过程,得到整体稳定超载安全系数,评价拱坝的安全度,为工程设计、施工和加固处理提供依据.     

红外热成像技术在地质力学模型试验中的应用研究

目前地质力学模型试验的量测方法主要为电子量测、光纤光栅量测等接触式量测方式,而接触式量测设备在布置过程中都会对模型结构造成一定影响。为探究从能量角度分析地质力学模型试验的可能性,实现试验过程中非接触、具象化量测的目的,在胶凝砂砾石坝地质力学模型试验中,采用红外热成像实时量测技术对模型超载破坏试验进行量测研究。研究结果表明：(1)模型地基中结构面在外荷载作用下发生挤压、错动时,会导致其局部温度上升。因此模型热成像的对比度及材料温度变化值,可作为判别大坝失稳的依据。(2)在模型材料破坏试验中,通过热成像仪得到材料破坏的温度变化值ΔT在1.2~1.8℃范围内,破坏区域出现明显温度变化,从试验现场和红外图像上均可发现明显异常,并以此提出基于热成像试验的破坏判据。(3)当模型试验超载至超载安全系数K_p=6.6时,其热像图中地基各结构面贯通区域温度变化值均达到破坏阈值,此时试验大坝发生滑移翻转的失稳破坏。利用红外热成像技术可以对模型结构的表面温度开展有效、实时且准确的监测,为后续的地质力学模型试验开展提供新的量测手段和分析角度。     

基于ANSYS的某拱坝坝体分缝形式研究

采用ANSYS有限元软件,对某水电站拱坝坝体无缝方案及3个分缝方案下的应力及变位特征进行了分析。结果表明:在正常运行期,无论坝体设缝或者不设缝以及设缝的类型和缝的组合情况如何,只要缝未开裂,对应坝体同一部位的应力及位移分布规律都是相似的;诱导缝及周边缝的设置对防止坝体出现过大拉应力导致坝面开裂有利,且对坝体稳定性影响较小;针对诱导缝区域出现的拉应力及变位错动,应做好灌浆后处理,以保证坝体的整体性。     

重力坝深层抗滑稳定三维地质力学模型破坏试验研究

针对武都碾压混凝土重力坝4个典型坝段的坝基深层抗滑稳定问题,开展了重力坝天然地基条件下三维地质力学模型超载法破坏试验和加固地基条件下三维地质力学模型综合法破坏试验,得到了坝基的变形及其分布特点,以及模型的破坏过程和破坏形态,研究了加固处理前后坝与地基稳定安全问题。试验结果表明：武都重力坝16#~19#坝段在天然地基下存在深层滑动问题,在进行了以置换混凝土塞为主的加固处理后,有效地阻隔了断层破裂面的扩展和滑移通道的形成,使坝基的深层滑动稳定得到了良好的改善。     

基于多元优化的百米级胶凝砂砾石坝设计方法

随着胶凝砂砾石坝（CSG坝）筑坝技术的提高，对百米级CSG坝的建造需求不断增加，亟需对不同剖面形式和胶凝含量的百米级CSG坝进行研究。本文采用有限元法建立CSG坝响应面预测模型回归方程；将预测模型回归方程作为目标函数，运用人工蜂群算法对CSG坝剖面形式及胶凝含量进行优化，得到一系列最优剖面解集；选取一组优化模型与实际工程开展模型试验进行对比验证。结果表明：两组模型在加载过程中的破坏模式不同，实际工程模型坝体与坝基接触面出现裂缝并逐渐发生贯通，坝踵处出现剪切裂缝破坏；优化模型发生滑移失稳破坏，坝体本身未见明显结构破坏，说明优化模型的结构强度得到了增强；正常工况下，优化模型较实际工程水平位移减小了36.9%，竖直位移减小了25.5%，超载安全系数增大了9.1%。结果为实际工程中CSG坝的剖面形式优化和百米级CSG坝的建造提供参考。