混凝土受压破坏过程声发射和红外热像特性研究

通过混凝土单轴抗压试验,采用声发射和红外热像技术对混凝土受压破坏的过程进行检测研究。结果表明:在混凝土受压破坏的过程中,红外热像检测的温度变化曲线呈降升循环式波动,随着混凝土内部的裂缝产生、扩展及摩擦作用,红外热像检测温度出现较快的升降循环。同时,引起声发射信号的产生和快速增减,声发射信号和红外热像检测温度总体呈正相关性,而在混凝土破坏时,红外热像相对平均温度和声发射信号能量达到最大值,随后迅速降低(减弱)。通过对两种检测方法的结合,由内向外较好地展现了混凝土的破坏特征,同时也为混凝土受力分析提供了新的方法。     

超声激励混凝土裂纹发热的数值模拟研究

混凝土缺陷检测过程中,介绍了超声红外热像技术检测混凝土的试验,开展了有限元仿真模拟工作,分别定性地研究了混凝土裂缝宽度、混凝土厚度、超声波振幅、超声波频率、超声激励加载位置五个参数改变对检测结果的影响规律。结果表明,有限元仿真模拟合理地模拟了裂纹尖端发热的过程,为进一步研究提供了参考。     

超声波激励下混凝土裂纹发热过程的试验研究和有限元分析

在混凝土超声红外热像试验基础上,针对混凝土试件特点,研究有限元数值计算方法,分析超声波激励下混凝土裂纹发热过程,对比发现试验结果和计算结果吻合的很好。说明建立的有限元数学模型合理,具有模拟内部缺陷发热过程的潜在能力,为超声红外热像检测技术在混凝土中的应用和推广提供了有价值的参考依据。     

混凝土坝结构缺陷检测技术进展和展望

混凝土坝建成后,在长期运行过程中,由于坝体混凝土老化、钢筋锈蚀,或因地震、人为活动、生物破坏等将产生缺陷或病害,由于大坝的缺陷、病害具有一定的隐蔽性,大坝安全检测是发现和查明大坝缺陷、病害的重要手段,检测成果也是评价大坝的安全性态和补强加固处理的重要依据。混凝土坝检测新技术的发展对于提高大坝安全检测技术水平具有重要的意义。     

基于红外热像的衬砌混凝土抗压损伤试验研究

采用红外热像仪获得衬砌混凝土试块在受荷载作用过程中的红外热像图,通过对比分析研究红外热像图与衬砌混凝土受荷载时的破坏情况,并引入平均红外辐射温度和熵理论。结果表明,衬砌混凝土的应力~应变曲线每一阶段变化都有一幅红外热像图与之对应;平均红外辐射温度不能反映出混凝土表面因裂纹导致的温度分异情况,而熵值可以较好地反映出试块表面温度的不均匀程度。     

基于迁移学习的坝面表观缺陷智能检测方法研究

针对常规缺陷检测方法难适用于复杂环境下的坝面表观缺陷检测的问题,提出了一种基于迁移学习的坝面表观缺陷智能检测方法,主要解决坝面缺陷的识别与分类问题。该检测方法主要包括三个部分:首先采用图像预处理对多旋翼无人机采集到的原始图像数据进行数据扩充和特征突显;然后运用迁移学习方法将Inception-v3网络模型作为预训练模型,训练处理过后的缺陷数据,得到坝面缺陷检测模型;最后构建全连接分类网络并利用检测模型对测试集数据进行分类测试。试验结果显示:该检测方法仅耗时28 min就完成了对约33 000张缺陷数据的训练与测试,并对混凝土坝面存在的裂缝、漏筋、渗水和脱落四种缺陷的分类正确率达到了96%。结果表明,该检测方法能够实现对坝面缺陷精确且快速的识别和分类,能够为坝面后期的风险评估和维护提供有力的数据支撑,具有一定的工程意义。     

物探方法检测混凝土质量缺陷应用及数据特征研究

混凝土构筑物质量缺陷大多具有较大的隐蔽性。针对地质雷达法、超声横波三维成像法、单面声波平测法3种常用检测混凝土结构缺陷物探方法进行介绍,重点论述了超声横波三维成像技术。以观音滩水库溢洪道混凝土裂缝及坝面板底脱空检测项目为例,分析各类物探数据对于混凝土不同类型缺陷异常反应典型特征,采用取芯法对解译成果进行验证,效果良好。     

变电站设备巡检机器人的研制

介绍了一种基于移动机器人的变电站设备巡检系统。该系统能够以自主或遥控的方式，在无人值守或少人值守的变电站对室外高压设备进行巡检，及时发现电力设备的热缺陷、异物悬挂等设备异常现象。文中介绍了变电站设备巡检机器人系统的总体结构，以及在该机器人移动平台上搭载的变电站设备检测系统，并给出了基于可见光电荷耦合器件（CCD）摄像机、远程红外热成像摄像机和高性能定向传声器（MIC）等传感器的变电站设备的图像巡检、设备仪表的自动识别、一次设备的红外检测以及移动物体侦测等功能模块的实现。现场工业运行表明，该机器人系统的非接触式移动检测与变电站综合自动化的接触式监控结合，可以真正形成全监控方式，大大提高变电站设备运行的安全可靠性。     

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。     

土坝渗漏非接触式红外热像探测方法试验研究

渗漏是土坝工程最为常见且危害性极大的典型病害。快速探测与定位渗漏隐患，对保障工程安全具有极为重要的意义。充分考虑土坝渗漏与温度的关联特性，开展了基于红外热像的土坝渗漏非接触式探测方法及其试验研究，在对其基本原理与影响因素予以剖析的基础上，通过设计和搭建试验平台，开展了多种工况下的土坝渗漏红外热像探测试验，充分验证该探测方法可行的同时，明晰了土坝渗漏出口的温度发展规律及红外图像特征，可为土坝渗漏的快速探测和识别提供一定的经验参考。     

高地温引水隧洞隔热支护结构温度及应力特性分析

以解决高地温特殊环境下引水隧洞支护结构隔热保温问题及优化支护结构设计为目标,研究高地温引水隧洞不同隔热支护结构聚苯乙烯泡沫聚苯板(EPS)、聚苯乙烯泡沫挤塑板(XPS)的温度分布规律及受力特性,以新疆某水电站引水隧洞为研究对象,基于隧洞现场监测试验成果,采用有限元软件对支护结构的温度场和应力场进行模拟。结果表明:采用隔热层能减少温度对围岩和支护结构温度分布的影响;高地温隔热支护结构中隔热选材必须具有良好的保温隔热性能和一定的强度;EPS板两侧温差比XPS板两侧温差大2.11℃;相较XPS复合衬砌和普通混凝土衬砌, EPS复合衬砌内外温差最小,EPS复合支护结构隔热性能最好;三种衬砌结构拱顶处环向应力均最大,相比之下EPS复合衬砌环向应力最小,其值为0.40 MPa,EPS复合支护结构受力特性最好。对比分析结果表明,支护结构隔热选材上EPS板性能优于XPS板。     

高寒区混凝土坝长间歇薄层浇筑越冬保温方法

以地处东北严寒地区某混凝土坝施工为例,针对高寒地区的气候特点提出了一种混凝土越冬保温的新方法——借助于天然降雪或人工降雪的保温方法,即首先在越冬层面覆盖较少的保温被,然后覆盖一定厚度的雪层。给出了混凝土越冬保温的计算方法并通过计算论证了保温效果的显著性,可大大节省工程投资,为高寒地区混凝土坝施工越冬保温提供借鉴。     

水库大坝聚氨酯保温层现场长期服役性能试验研究

为进一步探明水库大坝现场原位聚氨酯保温层长期服役后的劣化特性,以响洪甸水库大坝为例,选取大坝下游面典型部位开展了保温层各层间粘结性能现场试验,采用扫描电镜对现场取样的聚氨酯试样进行了微观形貌表征分析,测试了导热系数、压缩强度等关键性能指标,计算分析了相应的混凝土保温层表面放热系数。聚氨酯层与混凝土基面的拉伸粘结强度以及聚氨酯的压缩性能均有所下降,且潮湿聚氨酯的下降程度远大于干燥聚氨酯。与初始增设聚氨酯时相比,干燥部位聚氨酯保温层因内部微孔结构老化导致其导热系数有所升高（22.9%）,但保温服役状态仍满足原设计要求;含水潮湿部位保温层,其保温服役状态已不满足要求。保温层长期服役过程中聚氨酯微孔结构老化与外界水分入侵的耦合作用显著加剧聚氨酯劣化过程,大幅降低其粘结性、压缩性和保温性。     

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。     

基于马尔科夫链残差修正的EMD-MELM混凝土坝位移预测模型

基于经验模态分解(EMD)、改进的极限学习机(MELM)以及马尔科夫链,提出了一种新的混合模型。由于混凝土坝的变形可看成静水压力、环境温度和时间效应而产生的变形,前两者体现总变形中的周期性分量,后者体现为总变形中的趋势性分量,所以在数据预处理阶段,利用经验模态分解技术将坝体总位移序列分解为趋势分量位移和周期分量位移,选择多项式函数预测趋势分量位移,提出了一种改进的极限学习机,即均值学习机集成(MELM),采用MELM模型对周期分量进行预测。再使用马尔科夫链修正模型对两个模型的拟合残差进行修正预测,叠加各预测值得到最终预测值。在某混凝土坝的应用表明,该组合模型的拟合及预测精度明显优于传统模型,具有操作简便、预测精度高、训练速度快等优点。     

高寒区高混凝土坝关键技术难题与解决途径

随着小湾、锦屏一级等300 m级特高混凝土坝的陆续建成,我国混凝土筑坝技术水平迈入了世界先进行列。相对而言,高寒区混凝土筑坝技术是我国坝工技术的短板,世界上高寒区混凝土坝也出现了较多严重事故。未来,我国即将在高寒地区建设QBT、叶巴滩等特高混凝土坝,面临挑战。为此,基于典型工程的统计数据分析了我国高寒区的气象、水文特点,结合当前混凝土坝的技术进展评述,提出了高寒区混凝土筑坝亟待攻克的诸如高强高抗冻高抗裂大坝混凝土的制备与施工质量控制、混凝土坝施工运行全过程防裂、大坝表面耐久防护与安全监控三大关键难题,阐明了其中的关键科学问题、技术难题、总体技术路线和近期要研究的主要问题,为实现高寒区高混凝土坝高质量建设与长期安全运行指明了技术路径,可为相关研究提供参考。     

寒旱区碾压混凝土重力坝运行性态分析

新疆北疆碾压混凝土坝是国内外在极端恶劣条件下修建的第一座百米级全断面碾压混凝土重力坝,工程已正常运行12 a,监测数据表明:坝体上部混凝土温度已接近准稳定场,腹心混凝土温度降至稳定温度场还需10～15 a;高水位运行至今,坝基及坝体水平位移均向下游移动,对比同类型工程,本工程水平位移在正常范围内。通过建立回归模型,分析得出温度及水位是影响横缝开合度及坝体水平位移的主要因素,时效位移年变幅均逐年减小,且变化速率逐渐降低,呈收敛趋势。大坝总渗流量在水位基本保持一致时逐年降低、排水孔加密后扬压力降幅明显。越冬层层间温度、渗透压力均满足规范及设计要求,新旧混凝土结合完好,工程实施的温控措施合理有效,高水位运行后,大坝是安全的,成果对严寒寒冷地区的工程设计、建设及运行管理具有重要的指导及借鉴意义。     

水泥膨胀珍珠岩砂浆的保温试验研究与应用

荆江分洪北闸加固工程２号护坦（斜面）混凝土的保温层采用了水泥膨胀珍珠岩砂浆，并对这种材料的保温效果进行了试验研究。试验表明：水泥膨胀珍珠岩砂浆降低最高温差，减小内表温差，缩小表温变幅和防止混凝土表面裂缝效果显著。在北闸２号护坦混凝土表面铺设１万平方米保温层，获得良好效果。     

混凝土坝的复合式永久保温防渗板

实践经验表明,混凝土坝除了施工期会产生裂缝外,在运行期也会产生裂缝,为了防止运行期产生裂缝,有必要采用永久保温措施。文中提出4种复合式永久保温板和4种复合式永久保温防渗板,造价低廉,施工方便,耐久可靠。     

冲击回波法检测混凝土内部缺陷的有限元仿真分析

为了探究混凝土结构在瞬时冲击荷载作用下的响应特征以及应力波在混凝土介质中的传播规律和影响因素,进一步完善冲击回波法检测理论和提高混凝土缺陷检测与识别精度,基于ADINA有限元分析软件,设计构建了一系列有缺陷和无缺陷的混凝土板结构有限元模型,运用动力有限元分析理论,对混凝土结构冲击回波响应特征以及弹性应力波传播的动力学特征进行数值仿真分析。结果显示:混凝土板内有缺陷存在时,板厚对应频率均向低频漂移,且方形空洞比圆形空洞引起的漂移量稍大;当缺陷埋深超过缺陷横向尺寸3倍以上时,分析结果的偏差会陡然增大;对埋深小于10 cm的浅表层缺陷,其偏差值较大。结果表明,有限元仿真分析直观地展现了应力波在混凝土介质中的动态传播过程以及波场与缺陷体相互作用的规律,仿真分析结果与应力波传播基本理论及物理模型试验结果基本一致,验证了本有限元模型的合理性以及数值仿真分析方法的适用性和可行性。