PCCP管施工回填土深层压实度检测方法研究

预应力钢筒混凝土管(简称PCCP)在国内外地下输水工程中得到广泛的应用,天津市南水北调配套工程亦使用了这种管材。回填土压实质量的好坏直接影响着工程质量,如何快速、准确地获得回填土深层压实度,对于保证工程质量十分重要。本文提出了轻型动力触探和无核密湿度仪相结合的回填土深层压实度检测方法,通过现场试验,获得轻型动力触探的锤击数与压实度并建立相关关系,并采用无核密湿度仪现场检测压实度以进行关系曲线的校准。通过实际工程应用,PCCP回填土深层压实度和轻型动力触探的锤击数具有良好的相关性,且该方法设备简单、操作容易、经济适用,并可随工程检验进行关系曲线的校验以提高精度,值得推广应用。     

溢洪道开挖边坡三维地质建模与稳定性分析及应用

溢洪道的开挖边坡,与一般的自然边坡不同,属于人工开挖边坡,有着施工区内山高坡陡的特点,其边坡稳定性通常采用极限平衡法进行分析,但由于所建立的三维地质模型不够精确,剖分过程可视化的缺失以及稳定性分析计算界面的不够友好,很难做到直观性和清晰性的统一。运用NURBS技术建立研究区域的三维地质模型,并对 VisualGeo 三维地质软件进行二次开发,实现三维边坡体的自动剖分和数据提取,同时采用改进的三维可视化模拟分析系统VisualSlope进行稳定性计算、参数敏感性分析和支护措施研究。该方法可实现边坡稳定性的可视化分析与直观演示,开辟了基于三维地质模型的边坡稳定性与可视化分析的新途径。     

深埋长距离有压输水隧洞检修通风局部阻力特性研究

深埋长距离有压输水隧洞检修过程中利用隧洞顶部的风管向隧洞内部送风,风管与隧洞形成局部三通结构,存在较大局部阻力损失。为了研究输水隧洞局部三通结构处的风流运动规律及其局部阻力特性,基于计算流体动力学理论与数值模拟方法,开展该局部三通结构的阻力特性研究,分析风管管径、风管数量、出风口风速和隧洞洞径等因素对局部阻力系数的影响规律。研究结果表明：局部阻力系数随着风管管径、风管数量的增加接近线性趋势降低,随着隧洞洞径的增加接近线性趋势增加,随风速变化呈现先下降后上升的趋势,其中风管管径和出风口风速为局部阻力系数的主要影响因素;采用多因素回归分析方法,得到通风局部阻力系数计算公式,为深埋长距离有压输水隧洞检修通风局部阻力系数计算和通风方案设计提供参考。     

高心墙堆石坝原生集成式智能无人碾压系统研发及应用

无人碾压技术是大坝填筑施工研究的前沿,有助于提高堆石坝施工质量和效率。然而,目前缺乏对多料种复杂施工环境条件下无人碾压系统的研究,且现有的无人碾压多基于RTK-GNSS和毫米波雷达对位姿与障碍物进行感知,缺乏对压实质量、环境障碍物和位姿的多模态感知;现有的无人碾压多采用外挂执行机构的方式进行改装,设备耐久性和稳定性难以得到保证。针对上述不足,采用感知设备、执行设备和控制设备统一设计和集成装配的方式,自主研发了集成多模态智能感知、智能规划决策和智能控制等功能的无驾驶舱原生集成式智能无人碾压系统。其中,智能感知采用RTK-GNSS、毫米波雷达和机器视觉等多种模态方法实现对车体位姿和环境障碍物的精准感知;基于能量守恒原则,采用加速度计等实现对有效压实功率的精准感知;智能规划决策集成了事前的全覆盖路径规划与事中的碾压参数动态优化等算法;智能控制中通过蝴蝶优化算法动态调控比例-积分-微分算法的控制参数,实现了复杂条件下循迹的精准控制;此外,基于B/S架构研发了原生集成式智能无人碾压数字孪生平台,实现了碾压施工过程中物理空间与孪生空间的双向交互。研发的原生集成式智能无人碾压系统在两河口水电站堆石区、过渡区和砾石土心墙区等复杂施工条件下开展了应用研究,结果表明,相较于传统碾压施工方法,该系统一次碾压质量达标率提升2.42%,效率提升15.20%。     

基于Kmeans-EMD与IWOA-Elman的碾压速度异常值检测与修正

碾压速度是评价压实质量的重要指标,但在监控过程中,碾压速度易受施工环境、定位漂移等干扰而出现异常检测值,影响压实质量的评价精度,但目前还缺乏对碾压速度异常值检测与修正的相关方法研究。为保障碾压速度的数据质量,结合碾压速度的时序变化特征,利用Kmeans算法初步定性检测异常值,弱化异常值对经验模态分解(EMD)结果的影响,并基于EMD实现对异常值的精细定量检测,提高异常值检测的精度;进而利用经混沌种群初始化、非线性收敛因子、自适应惯性权重与鲶鱼效应-黄金正弦改进的鲸鱼优化算法(IWOA)优化Elman神经网络,并构建碾压速度异常值修正模型,实现对碾压速度异常值的修正。将本文方法应用于西南某大型水电工程,结果表明：Kmeans算法与EMD的联合作用相比箱线图法可更高精度地检测碾压速度中的异常值;IWOA-Elman神经网络预测值与真实值的相关系数达到0.907 75,相比常规模型不仅可以更好地确保数据的完整性与可靠性,还可以为压实质量的高精度评价奠定良好的数据基础。     

基于Web增强现实的高拱坝仓面施工可视化仿真研究

针对现有的高拱坝施工仿真将浇筑坝块作为最小单元进行仿真研究,忽略了浇筑坝块仓面内部胚层间施工过程的仿真,同时仿真结果的可视化手段与现场割裂,无法在任意场景结合现场实际画面进行结果分析和方案安排的问题,提出基于Web增强现实的高拱坝仓面施工可视化仿真方法。该方法主要包括两个方面:(1)对高拱坝仓面施工过程进行分析,构建高拱坝仓面施工精细仿真模型,并通过仿真计算获得仓面施工各个工序的施工历时;(2)采用Web增强现实技术将设计信息及仿真成果注册至施工现场图像,实现了信息在真实仓面上的直观展示,并实现Web浏览器跨平台的交互分析。结合实际工程开展了研究,结果表明,该方法实现了高拱坝施工进度的精细仿真并提高了可视化水平,施工管理人员可以便捷地结合现场实际情况对施工进度进行分析管理,从而保证大坝按时竣工。     

复杂施工条件下无人碾压机群协同全覆盖路径规划研究

无人碾压是大坝碾压施工领域研究的热点。大坝施工具有坝面面积大、料区多、障碍物多等复杂特点,这给无人碾压机群协同作业带来挑战。研究无人碾压机群高效协同全覆盖路径规划对于保证无人碾压机在大坝复杂施工条件下的碾压质量和进度具有重要意义。本文提出一种无人碾压机群协同全覆盖路径规划的新方法,包括作业面分解、子作业面规划、子作业面连通和机群任务分配等步骤。首先,针对存在障碍物的不规则边界作业面分解问题,采用Boustrophedon算法将其拆分成较少的无障碍物子作业面;其次,提出满足搭接法和错距法碾压施工原理的碾压运动模型（CMM,Compaction Motion Model）来进行子作业面路径规划;再者,将各子作业面连通施工顺序优化问题建模为TSP模型（TSP,Traveling Salesman Problem）,采用混沌理论改进蜻蜓算法的搜索机制,构建混沌蜻蜓算法,以求解较优的子作业面间转场路径;最后,建立无人碾压机群作业时间成本函数,并以最小化时间成本为准则将全覆盖路径分配至各无人碾压机,实现无人碾压机群的高效协同全覆盖路径规划。以心墙堆石坝为例,通过Matlab仿真对比和工程应用,结果表明本文所提出的方法能够实现复杂施工条件下的无人碾压机群的协同全覆盖最优作业路径规划。同时,在碾压质量方面能够满足各料区碾压达标率均高于95%,在碾压效率方面无人碾压机设备利用率均高于97%。本研究为大坝碾压机群无人驾驶协同全覆盖路径规划提供了一种新思路。     

高拱坝建设进度与质量智能控制关键技术及其应用研究

我国高拱坝工程多位于西南高山峡谷地区,自然环境条件复杂,正面临着如何实现复杂建设条件下进度与质量的精细化管控问题。随着物联网、人工智能、大数据、智能视觉以及云计算等新一代信息技术快速发展,为高拱坝建设进度与质量智能控制提供了技术支撑。首先阐述了高拱坝建设进度与质量智能控制研究的背景、基本概念和研究内容;其次梳理了高拱坝建设进度与质量智能控制的关键技术;最后以某实际高拱坝工程为例,分析了高拱坝建设进度与质量智能控制关键技术的具体应用及取得的成果,为高拱坝工程智能化建设提供了理论基础和技术支撑。     

聚丙烯工艺技术进展研究

随着经济的发展,聚丙烯的生产工艺也越来越多的引起了人们的重视,本文将结合时聚丙烯的性质与特点以及各工艺技术和催化剂开发的现研究应用情况介绍,综述聚丙烯的工艺技术的进展。     

长距离无压引水隧洞水气两相流数值模拟

建立了长距离无压引水隧洞水气两相流耦合VOF法的三维标准k-e紊流模型，近壁面采用考虑糙率影响的壁面函数，采用PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法求解非稳态的水气两相流流场。应用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)软件STAR-CD对某长距离无压引水隧洞水气两相流进行了模拟。结果表明长距离无压引水隧洞在隧洞进口处出现水流扰动区，在主支洞交汇处出现水流漩涡区，在隧洞出口处出现水流突变区；分析了隧洞沿程过水面积及气流量的变化规律，结果表明01支洞和02支洞补气不明显，03支洞补气明显；对某水库放水兼放空洞水深实测数据进行了验证对比，模拟结果与实验基本吻合。