改进Harris-Susan算法下砾石土料掺配均匀度评价

砾石土料掺配均匀程度对砾石土心墙坝的安全至关重要。数字图像处理方法被广泛应用于混合物识别领域,但在处理存在黏连特性的图像时易出现过分割与欠分割问题,导致评价结果精度不足。针对上述问题,本文提出改进Harris-Susan算法下砾石土料掺配均匀度评价方法。首先,改进Harris-Susan算法可分割欠分割区域并修复过分割区域,提高二值图像精度;其次,基于砾石邻域的概念,对图像进行单分位均匀度评价;最后,采用空间分布采样构建砾石土的空间均匀度评价指标。将该方法应用于大渡河双江口砾石土高心墙堆石坝工程建设中,本文方法相对统计准确率为0.935,较Otsu算法（0.353）和分水岭算法（-3.101）提升明显。结果表明,本文方法结果与筛分法高度一致,同时可有效节省人力、物力与时间成本,评价效率更高,具有很强的工程应用价值。     

糯扎渡高心墙堆石坝心墙砾石土料变形参数反演分析

采用室内中型三轴试验和现场碾压载荷试验对糯扎渡高心墙堆石坝心墙砾石土料的变形特性进行了研究。试验结果表明,采用掺入35％花岗岩碎石的风化混合土料作为心墙防渗土料是合适的,掺入的碎石料可显著提高心墙土料的变形模量,这对减少心墙和堆石体的不均匀沉降和拱效应,防止心墙发生水力劈裂是十分有益的。对现场载荷试验进行了基于神经网络和演化算法的位移反演分析,在有限元计算中提出了通过给定加载函数初始值来描述坝料由碾压过程所致的初始超固结状态的方法。研究结果表明,对糯扎渡心墙砾石土料,由室内三轴试验和现场载荷试验得到的变形特性基本一致。     

非饱和砾石土心墙料渗透变形的试验研究

开展了砾石土心墙料的渗透变形试验，对比了砾石土是否饱和、水力坡降提升模式等对抗渗能力的影响，重点研究了土样不预先饱和、直接施加高水力坡降时的渗透变形特性，同时对比了小于5 mm的细粒含量、是否布置反滤等的影响。饱和状态对砾石土高水力坡降作用下的抗渗能力影响较大，预先饱和的砾石土能够承担较大坡降而不发生管涌破坏，而不预先饱和的砾石土则可能发生管涌破坏。在承受单级快速施加的较大坡降时，不预先饱和的砾石土均发生渗透破坏。施加的坡降越大，则细颗粒开始被带出的时间和破坏时间越短。细粒含量降低会导致不预先饱和土样抗渗坡降的下降。当砾石土干密度、初始含水量相等时，破坏水力坡降随细粒含量下降而减小。有反滤保护后砾石土抗管涌破坏能力明显提升，但低细粒含量的土料仍可能发生管涌破坏。     

心墙胶结砾质土力学性能及耐久性试验研究

如何有效改善心墙拱效应是高心墙堆石坝建设中亟需解决的重要问题。通常采用砾质土以提高心墙的变形模量,但对于300 m级高坝,砾质土心墙拱效应仍较为明显,而更多掺砾,可能会导致心墙防渗性能下降。本文研究常见的三种固化剂掺加下胶结砾质土作为高心墙坝料的可行性,分析了固化剂类型和掺量对胶结砾质土力学性能和耐久性能的影响,利用扫描电镜分析了不同胶结砾质土性能差异的原因。试验结果表明,HAS^?胶结砾质土表现出了更高的抗压抗拉强度、更大的变形模量和更好的韧性,且抗渗性和抗冻性最优,致密性高。故将HAS胶结砾质土作为高心墙坝料,可在不增加掺砾的情况下提高心墙的变形模量,有助于降低心墙拱效应,为超高心墙堆石坝心墙坝料选择提供一种新的可能。     

实时监控下砾石土料掺配质量IBAS-BP动态评价

传统的砾石土料掺配质量评价主要以旁站监理方式控制掺配施工参数,并以随机取样点的P5含量作为掺配质量评价指标.该方法不仅在掺配施工参数控制上易受人为因素干扰,而且在掺配质量评价过程中时效性差、随机性大,缺乏对掺配均匀性和其他粒径颗粒含量的考虑.针对上述问题,本文提出基于IBAS-BP神经网络的砾石土料掺配质量动态评价方法...     

钙质砂颗粒特征及其对压缩性影响的试验研究

钙质砂颗粒具有多孔、形状不规则、易破碎等特性,对其工程性质有很大的影响。为探讨钙质砂粒径、形状对其压缩性的影响,本文对取自南海某岛屿的钙质砂颗粒依据其粒径与形状进行分组,进而对不同组分的钙质砂颗粒进行矿物成分分析、形状参数统计,并进行侧限压缩试验。统计分析表明:钙质砂按照颗粒形状可分为块状、枝状与生物碎屑状;矿物成分均为以文石为主的碳酸钙矿物,且不同粒径、形状的钙质砂矿物成分组成相似。侧限压缩试验结果显示:钙质砂的压缩变形以不可恢复的塑性变形为主,试样压缩可分为初始压密阶段和颗粒破碎阶段,在初始压密阶段(竖向压力p=0～100 kPa),试样压缩变形主要依赖颗粒间的运动与重新排列,小粒径试样压缩量较大;在颗粒破碎阶段(p> 200 kPa),颗粒破碎控制试样压缩变形,颗粒越大越容易发生颗粒破碎,使得大粒径试样压缩量较大;枝状颗粒的压缩性远大于块状颗粒和生物碎屑状颗粒。     

颗粒形状对岩土颗粒材料传力特性的影响机制

颗粒材料广泛存在于堆石坝、路基等工程中,颗粒形状是影响其力学特性的主要因素之一,值得深入研究。本文采用连续离散耦合方法(Combined Finite and Discrete Element Method,FDEM)进行椭球颗粒集合体的三轴数值剪切试验。为进行颗粒材料的传力特性分析,本文基于密度聚类算法对颗粒接触区域的节点力进行聚合,识别了颗粒间的接触信息,分析了颗粒形状对宏细观力学响应的影响。在宏观力学响应上,随着形状逐渐偏离球形,颗粒体系的偏应力明显增大,且伴随着更强烈的剪胀行为。在细观力学响应上,颗粒形状改变会明显增多颗粒体系的接触数目;在加载后期,超强接触力和极弱接触力比例增大,接触力大小分布不均匀性增强;组构各向异性程度增大,其中接触法向与枝向量各向异性增幅最为显著。     

砂卵砾石料强度及变形大型三轴试验研究

对不同相对密度的双江口心墙坝覆盖层砂卵砾石料,进行了各向等压固结排水剪切试验,研究了相对密度对砂卵砾石料的强度及变形性质的影响,结果表明:砂卵砾石料的线性强度指标Ф及非线性强度指标Ф0、△Ф均随相对密度Dr的增加而增大,且Ф0及△Ф与Dr之间均存在良好的线性关系;随着相对密度的增加,试验得到的砂卵砾石料的体变(压缩)量减小,而剪胀性则增大;砂卵砾石料的割线模量及破坏时的泊松比均随相对密度的增加而增大。根据试验数据总结了割线模量E1与Dr、围压σ3之间的关系式,以及破坏时的泊松比V1f与相对密度Dr、围压σ3之间的关系式,据此可作为砂卵砾石变形大小的判断标准。     

砾石土心墙摊铺CA-BINN动态路径规划模型研究

现有砾石土心墙摊铺作业路径多采用静态规划,未能考虑推土机、自卸汽车等复杂作业环境障碍物的动态变化。针对上述问题,本文提出了一种考虑复杂动态作业环境的砾石土心墙摊铺CA-BINN动态路径规划模型。该模型基于元胞自动机（cellular automata,CA）建模理论,将实时感知的复杂作业环境数据抽象为动态障碍物、摊铺厚度等元胞状态以实时重构动态施工环境;并以元胞状态信息作为生物激励神经网络（biological inspired neural network,BINN）算法的外部输入,同时重构CA框架下BINN算法的神经活性值计算分流方程,实现多料堆整体摊铺作业动态路径规划。其中,单料堆摊铺作业采用以摊铺平整度、无效路径比等指标为目标函数,并结合现场三刀法（三次推移料堆）施工工艺提出的三刀法CA规则实现动态路径规划。工程应用结果表明：所提模型不仅能够在复杂动态作业环境下表现出高安全性、高适应性,而且相较于静态规划模型,路径长度、转折次数和无效路径比分别降低1.9%、42.9%和48%,摊铺平整度提高7%;相较于人工作业,摊铺平整度提高28%,无效路径比降低47%,有效改善了摊铺质量和摊铺效率。     

电场数值计算在分析 GIS 中金属颗粒影响中的应用

利用一种不规则电场的数值计算方法,即有限元法,计算了不同形状大小的金属颗粒在ＧＩＳ断路器产生的局部不均匀电场,直观的显示了电场畸变的程度。根据计算结果,讨论分析了金属颗粒对ＧＩＳ稳定运行的影响。     

土石坝掺砾心墙料的压缩特性研究北大核心CSCD

土石坝施工完成后的坝体沉降变形是工程上重要的关注点。本文选用一种风积土料和一种花岗岩砾石料,对掺砾土料的压缩特性开展试验研究,探讨掺砾比例、应力等级以及压实度对掺砾土料压缩特性的影响规律。试验结果表明:心墙土料掺砾后压缩性有着明显的改善,土料压缩模量随竖向应力的增大而提高,但随着竖向应力的持续增大,压缩模量的增加速度逐渐减小;掺砾比例和压实度均对土料压缩模量有较为明显的影响,随着掺砾比例和压实度的增加,压缩模量基本呈现随之提高的变化规律,但也发现过高的掺砾比例将会因砾石受到竖向应力产生颗粒破碎而使压缩模量降低;掺砾土料的孔隙比随竖向应力的增大而减小,低应力条件下孔隙比减小的速率较快,高应力条件下孔隙比减小速率下降并趋于稳定;结合掺砾后压缩模量的变化规律,对坝体不同高度处心墙掺砾比例的优化调整进行了探讨。     

土石坝坝基液化土层置换材料关键参数优化

土石坝地震液化可能会引起结构失稳、地基失效等问题,严重威胁工程安全,需要设计采用土层挖除置换的抗液化措施。现有土层置换方案往往根据工程经验进行设计,缺少置换材料的定量化优化分析。本文提出了考虑地震作用下土石坝坝基液化土层的置换材料关键参数优化分析方法,基于实际工程数据,通过数值仿真对土层置换材料进行了优化分析,揭示了置换材料孔隙率、密度、体积模量与剪切模量、黏聚力与内摩擦角四组参数变化对液化的影响规律。结果表明,在土体参数常见取值范围内,孔隙率与密度过小或过大的方案的抗液化效果均较差,模量、内摩擦角较大的方案抗液化效果更好;通过方案比选优化,获得了抗液化效果关键参数的优化数值。随后基于优化参数进行模拟分析,实际工程坝体竖向位移总体得到有效改善,下游坝坡坡率优化率达53.9%,动力计算末液化体积残余值优化率达69.6%。所提出的方法为土石坝置换材料的优化分析提出一种可行手段,对于提高土石坝抗液化性能具有参考意义。     

土石坝掺砾心墙料的击实特性研究北大核心CSCD

心墙土料的击实特性能够反映实际工程建设时的压实效果。本文选择一种风积土料和花岗岩砾石料,开展不同含水率、不同掺砾比例及不同击实功等条件下的击实特性试验研究,探索掺砾土料击实干密度与含水率、掺砾比例及击实功之间的关系。试验结果表明:随着含水率的增加,掺砾土料的击实曲线呈先增后减的抛物线型关系;随掺砾含量增大,重型击实功条件下掺砾土料的击实干密度呈现先增后减的变化规律;随掺砾含量增大,轻型击实功条件下掺砾土料的击实干密度近似成比例线性增加;对相同掺砾比例的掺砾土料,随击实功能的增大,其击实干密度逐渐增大,并最终趋于收敛。     

土质心墙与斜心墙堆石坝静动力特性比较分析

本文结合山西某新建水库大坝的静动力特性数值分析成果,从坝体的受力和变形方面分析比较了心墙与斜心墙堆石坝的优缺点,得出了一些有益的结论,可为相关工程建设参考。     

均质土坡抗震稳定安全度拟静力分析方法探讨

利用拟静力法进行边坡抗震稳定分析时,地震荷载按照现行《水电水利工程边坡设计规范》（DL/T5353-2006）中建议,采用土石坝地震加速度动态分布系数图确定。但是由于边坡为单面凌空,因而动力特性和土石坝有明显不同。本文采用有限元结合反应谱法对具有相同高度的边坡和土石坝进行动力反应分析,结果表明边坡的加速度放大系数和土石坝有很大的不同,采用规范中规定的土石坝的动态分布系数是不合理的,进而提出了边坡的地震加速度动态分布系数的建议线,并以此确定地震荷载。同时采用算例证明了建议线的合理性。