小型土石坝安全监测分析

水库大坝在调节水流方面具有重要的作用,我国目前无论是大型还是小型水库大坝,都存在一定程度的安全问题,而存在问题最多的当属土石坝。因此,做好土石坝的安全监测工作很有必要。论文分析了小型土石坝安全监测现状,并针对如何落实小型土石坝安全监测提出了建议措施。     

谈土石坝渗流监测自动化设计及工程应用

分析了土石坝渗流监测的目的及渗流监测设计的基本原则,对土石坝渗流监测设计方法和监测系统自动化进行了探讨,并列举相关工程事例加以说明,为大坝的安全评价提供了保障。     

安徽港口湾水库大坝沉降分析

以港口湾水库大坝的LT18监测点作为监测对象,通过监测分析该点的沉降周期规律,并通过Matlab软件剔除误差较大的观测数据,最后利用拉格朗日插值的方法对数据进行拟合,得出较高精度的数据,最终用于该大坝变形监测模型的建立。     

土石坝风险预警指标体系研究

风险预警指标体系与水库大坝的具体特点息息相关,针对土石坝的具体特点和工程实际,参照有关规范和法规,详细介绍了土石坝风险预警指标的分类以及筛选条件和构建方法。在此基础上,结合大坝失事资料统计结果,分析了影响土石坝安全的主要因素,将其失事模式主要分为洪水漫顶、渗透破坏、滑坡以及其他破坏等形式,从而建立了土石坝的风险预警指标体系,并应用于实际工程中。     

毛尔盖水电站大坝表面变形监测及其分析

对毛尔盖水电站大坝表面变形进行了平面监测和水准监测,监测结果表明:上游坝面观测墩变形与蓄水有较好关联性,即库水位上升阶段变形较大,库水位稳定阶段坝面变形量减小,而下游坝面变形和廊道变形与库水位上升无明显关联;大坝表面变形特征符合土石坝施工期和初蓄期变形特征。     

基于变形的土石坝地震易损性分析

地震易损性分析是地震风险分析的重要组成部分,可以预测结构在遭受不同等级地震荷载作用下发生各级破损的概率。土石坝在地震作用下易发生不同程度的破坏,对其进行易损性分析可以为土石坝地震风险分析及评价提供有效途径。考虑土石坝材料参数及地震动输入不确定性因素的影响,提出了基于变形的土石坝地震易损性分析方法。采用正交设计法选取材料参数样本组合,分别施加不同地震峰值加速度进行地震反应分析,基于坝顶相对沉陷破损评价指标,给出了大坝的易损性曲线。以云鹏心墙土石坝为例进行了地震易损性分析,得到大坝不同震损等级的风险概率,对土石坝地震风险评估和抗震设计优化、维修加固决策等具有重要意义和应用价值。     

基于物联网技术的土石坝安全监测自动化系统研究

构建了基于物联网技术的土石坝安全监测自动化系统,利用无线传感网芯片CC2530和GPRS模块完成了传感器节点、路由器节点、协调节点的硬件和软件设计,集成无线传感网和地理信息系统。实现对土石坝大坝变形、渗流、应力应变以及环境气象等各种因子进行全天候的实时监测、采集和控制,并在专家知识库辅助下,实现对土石坝安全性状的智能化、科学化管理。     

渗流作用下土石坝防渗探讨

简述了土石坝被广泛应用的原因,研究了土石坝渗流问题的方法,探讨了土石坝地下水渗透数学模型的选用,指出实际工程中需建立一套新的运动微分方程,以解决非稳定渗流情况下大坝应力变形及防渗问题。     

探析中小型水库土石坝的除险加固设计

中小型水库要想正常发挥自身功能,必须保证大坝稳定安全,面对越来越多的问题,需加强对大坝除险加固设计的重视。先简单分析了土石坝使用现状及其险情,然后结合实际案例详细思考了土石坝除险加固的设计措施。     

河口村水库面板堆石坝沉降时效特性研究

通过对河口村水库面板堆石坝沉降时效特性分析,探讨了坝基、坝体、大坝整体沉降变形特性,指出三者的沉降变形与坝基地质条件、填筑高程及时间密切相关,随着堆石坝坝高逐渐增加,最大沉降量约占坝高的0.72%,整体沉降变形量符合一般土石坝沉降变形规律。     

高土石坝地震安全控制标准与极限抗震能力研究

基于土石坝震害调查和原型观测资料分析，针对高土石坝的坝坡稳定、坝体地震永久变形以及混凝土面板接缝位移3个影响高土石坝安全的主要因素，初步建议了相应的地震安全控制标准，并应用于高心墙堆石坝和面板堆石坝的极限抗震能力计算分析。结果表明：按规范设计的高土石坝具有较强的抗震能力，其极限抗震能力在0.50g以上，可抵抗9度以上地震而不致于出现灾难性后果；高土石坝的极限抗震能力与相应的地震安全控制标准密切相关，按照本文建议的标准，高心墙堆石坝坝坡稳定是其极限抗震能力的控制因素，高面板堆石坝面板周边缝安全是其极限抗震能力的控制因素。     

基于激光扫描的盾构隧道断面提取与变形研究

将三维激光扫描技术应用于盾构隧道变形监测中,提出了一种盾构隧道断面连续提取以及变形分析的方法。首先对拼接完成的点云数据利用随机采样一致性算法提取隧道局部中轴线,基于中轴线对隧道姿态进行调整以截取隧道断面,然后通过聚类去噪算法,基于点到中轴线的距离和灰度值对断面点云进行去噪处理,最后对批量预处理后的点云数据采用椭圆拟合算法获取隧道相对变形信息,提取各断面收敛变形信息,同时基于断面各点变形值生成三维变形云图。采用徕卡Scanstation c10获取上海地铁10号线隧道点云数据,实验证明本文所提出的方法在隧道断面变形监测方面具有实践意义,变形监测精度满足工程需求。     

深覆盖层上土石坝心墙与防渗墙连接型式研究

深厚覆盖层上建造的土石坝常采用封闭式防渗系统。当心墙坝防渗系统坝体采用沥青混凝土心墙、坝基采用封闭式防渗墙时,心墙混凝土基座、防渗墙与相邻土体之间将产生不均匀沉降,易引起基座混凝土断裂和坝壳及覆盖层土体剪切破坏。针对心墙坝坝体心墙与坝基防渗墙合理的连接型式问题,结合某水库工程,采用非线性有限元法,建立三维有限元模型,分析研究了心墙基座与防渗墙不同连接型式下坝体与坝基的变形和应力。通过坝体和坝基的变形协调分析以及心墙基座和防渗墙的应力分析,推荐了合理的连接型式,即深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝坝基采用封闭式防渗墙时,宜采用心墙基座与防渗墙间预留空隙的连接型式,其空隙大小与坝基覆盖层厚度及其力学特性以及防渗墙弹性模量有关,需经计算分析确定。     

Hydrostatic seasonal state model for monitoring data analysis of concrete dams

Based on the idea that time-effect deformation can be regarded as a state vector indicating the characteristics of concrete dams, a hydrostatic seasonal state (HSS) model is proposed for improving the accuracy of the data analysis of concrete dams. According to the theory of non-stationary time series, the state equation of the HSS model is represented for objectively extracting the time-effect deformation from monitoring data of total deformation and to interpret its evolution accurately. In this study, the HSS model is applied to an arch dam case, and it is estimated by using the expectation-maximisation algorithm. The results illustrate that the HSS model can efficiently estimate the time-effect deformation from monitoring data of total deformation. Compared with the hydrostatic seasonal time model, the proposed HSS model shows an improvement in fitting precision and prediction ability.     

弱震情况下高土石坝坝料动力参数反演分析

通过传递函数结合黏弹性人工边界模型实现了三维河谷地形下地震动的输入问题,不仅考虑了坝基相互作用和地基辐射阻尼的影响,而且较好地考虑了河谷地形的影响,保证了大坝动力计算的地震动输入的合理性。然后利用多输出支持向量机代替有限元计算,需要的样本数量相对较小,并且避免了传统单一支持向量机容易忽略监测数据间的相关性的问题,精度满足计算的要求,最后利用粒子群优化算法对反演参数进行优化选择。对糯扎渡心墙堆石坝动力参数的反演结果表明,测点加速度与实测值吻合较好。说明提出的方法是可行的,适用于弱震情况,可以为缺乏强震或震害资料的坝体动参数反演提供依据。最大动剪切模量系数C值与三轴试验方法和缩尺效应等有关,反演得到的堆石料最大剪切模量系数C值比室内动三轴试验值偏大,可以为室内试验值修正提供参考;并且由于受到上游蓄水的原因,反演得到上游堆石料最大动剪模量系数C值又比下游堆石料小40%左右,工程应用时室内试验值建议予以适当的修正。     

Compaction quality assessment of earth-rock dam materials using roller-integrated compaction monitoring technology

The compaction quality of earth-rock dams is normally controlled through compaction parameters (i.e., compaction passes, roller velocity, vibration status, and compacted thickness) during construction and random spot tests after construction. However, using limited spot samples to represent the construction quality of the entire work area can be unreliable and misleading. Additionally, given the time-consuming process, the spot testing method leads to delays in rectifying compaction quality issues at the jobsite. This research utilized roller-integrated compaction monitoring (RICM) technology combined with real-time kinematic global positioning systems (RTK-GPS), adopted compaction value (CV) as a real-time monitoring index for the dam compaction quality, and subsequently proposed a CV-based assessment method to estimate the compaction quality of earth-rock dam materials. Furthermore, the Kriging interpolation method was adopted to obtain estimates for both CVs and compaction quality at any location on the working area, enabling the analysis of the passing rate of compaction quality for the entire work area. A case study on the NZD Project in China indicated that the CV is highly correlated with the compaction parameters, the compactness of the gravel-mixed cohesive soil, and the dry density of rock-fill dam materials; therefore, it can serve as a reliable index for monitoring compaction quality. Quick and continuous assessments of compaction quality on the entire work area can be achieved using the proposed method, which provides a basis for informing the construction with timely feedback information to effectively avoid quality defects and to improve the construction quality of earth-rock dams.     

反应谱衰减系数变化对高土石坝地震响应的影响

标准反应谱曲线下降段系数γ是水工建筑物地震响应至关重要的参数。针对高土石坝的标准反应谱衰减系数γ的取值问题,采用三维有限元分析方法,以美国开展的"下一代的地震衰减关系(NGA)"研究中Abrahamson-Silva 2007衰减关系为参考依据,定量分析标准反应谱下降段衰减系数变化对高土石坝地震响应的影响,并探讨适合高土石坝的衰减系数取值。结果表明:对于高度超过200 m土石坝,其规范化的标准反应谱下降段的衰减系数γ取0.7比0.9更为合适。     

土石坝漫顶溃坝过程离心模型试验与数值模拟

利用溃坝离心模型试验系统,分别对3种不同坝高均质土石坝（最大坝高达32.0 m）及坝高为16.0 m的黏土心墙坝开展了漫顶溃坝试验研究,清楚地揭示了其溃决机理、溃口发展规律。结果发现,对于均质土石坝,随着坝高的增加,溃口的纵向下切与溃口边坡的失稳坍塌速度明显加快,溃口流量过程线更为陡峭,峰值流量增大,且峰值流量出现时间更早,溃坝历时更短;黏土心墙坝与均质坝溃决机理与溃口发展规律明显不同,随着漫坝水流对下游坝壳冲蚀程度的增加,黏土心墙发生剪断破坏,溃口洪水流量迅速增大。基于上述试验结果,分别提出了描述均质土石坝和黏土心墙坝溃坝过程和计算溃坝洪水流量过程的数学模型,并建议了相应的数值计算方法。数值模拟与试验结果的对比证明了建议溃坝数学模型的合理性。     

土石坝试验新技术研究与应用

研制的多功能静动力大型三轴试验系统是中国首台能够测量堆石料动态体变过程的大型三轴试验设备,构建了国内外70多座重要高土石坝筑坝堆石料静动力学性质试验数据库,揭示了静动荷载作用下堆石料的颗粒破碎规律及其影响因素、强度与剪胀(缩)非线性变化规律、地震残余变形发展规律、流变规律和饱和砂砾石料地震液化规律等。创建了高土石坝离心机振动台模型试验技术与试验结果分析方法,成功应用于高面板堆石坝与心墙堆石坝地震破坏机理和抗震加固方案有效性验证,得出的高土石坝地震加速度反应和地震残余变形定性与定量分布规律、高土石坝地震破坏机理结果得到了汶川地震后紫坪铺面板堆石坝和碧口心墙坝震害资料的证实。较好解决了目前高土石坝地面振动台模型试验与原型应力水平相差过大,常规离心机振动台模型试验因模型箱尺寸和振动台功率限制无法进行与原型应力水平一致的模型试验的难题。创建了土石坝溃坝离心模型试验技术与试验结果分析方法;研发了离心机大流量水流控制系统,实现了水流在地面普通重力场和超重力场之间的平稳过渡;研发了将模型布置和模型测量两部分有机融合为一体的专用溃坝模型箱,有效解决了管道流量计在坝体溃口流量变幅大和泥石流下无法正常工作的难题,实现了土石坝溃坝全过程溃口洪水流量的测量。上述研究成果为进一步提升高土石坝灾害预测与防控水平提供了重要技术支撑。     

三维激光扫描进行隧道变形探测的可行性研究

针对隧道区域变形特点,研究利用三维激光扫描技术进行隧道变形探测的可行性。根据基准面与隧道内壁点云法向量及地面的关系,获取点云数据的切片,然后应用改进的ICP算法对不同测站切片数据进行配准,使用KNNS搜索算法得出隧道可探变形区域的最小面积。实验结果表明:在明确区域变形临界值的情况下,利用三维激光扫描技术可以对隧道的变形区域进行探测,对于隧道变形监测有一定的指导意义。