胶凝砂砾石弹性模量测试方法的试验研究

胶凝砂砾石作为一种低强度、低弹性模量的新型筑坝材料,目前尚无统一的测试标准,采用不同测试方法的结果势必有很大差异,从而会影响胶凝砂砾石坝的设计。为此,分别采用通长变形、中部变形、端部变形及内部埋设差动式电阻应变计4种测试方法对胶凝砂砾石材料的弹性模量进行对比试验,并评估了弹性模量测试加荷速率的控制、预压次数及割线法的适用性等问题。结果表明,端部测长法比较适用于胶凝砂砾石弹性模量的测试,对于规范和统一胶凝砂砾石弹性模量的测试以及胶凝砂砾石坝的进一步发展起到了促进作用。     

基于神经网络模型胶凝砂砾石渗透性能研究

以胶凝砂砾石(CSG)为例,通过119组试验试块进行渗透试验测定,形成了CSG的28天渗透系数的数据集。数据集中有119组渗透系数数据,其中最小值为3.41×10^-5 cm/s,最大值为27.812×10^-5 cm/s。数据主要集中在3×10^-5～22×10^-5 cm/s范围内,约占总样本数的97%。根据箱线图确定去除异常值并通过偏态峰度检验、K-S检验和分布图结果,可认为CSG材料的渗透系数数据服从正态分布规律。在此基础上,使用BP和GABP神经网络模型进行渗透系数预测,并对两种模型的预测精度进行比较。结果表明,GABP估计模型的精度略优于BP模型。CSG渗透系数实际值与预测值吻合较好,说明预测效果较好。     

不同冻融循环次数下胶凝砂砾石抗冻性能的试验研究

为研究胶凝砂砾石的抗冻性能,做了不同水胶比和养护龄期的标准试件的室内试验,研究了不同冻融循环次数下试件的抗压强度。结果表明,水胶比由0.6增大至1.4时,胶凝砂砾石抗压强度先增大后减小;水胶比为1.0时,胶凝砂砾石抗压强度最大。经历冻融作用后,水胶比为1.0的胶凝砂砾石试件的抗压强度仍最大。不同养护龄期下胶凝砂砾石的抗压强度差别较大,养护龄期越长,冻融循环作用后的抗压强度越大。相同冻融循环次数下,养护龄期为28d的胶凝砂砾石比养护龄期为7d的胶凝砂砾石的抗压强度高出57%~76%左右。     

三维胶凝砂砾石百米级高坝的稳定性分析

为计算130m坝高的三维胶凝砂砾石坝坝基面稳定性,设计了2因素(坝体坡率m、地基弹性模量E)7水平(E为24(微风化岩体)、30、36、42、48、54、60GPa(新鲜岩体))的正交计算方案,采用有限元法进行计算。结果表明,坝体坡率m相同时,随着地基弹性模量E的增大,抗剪断稳定系数K′、抗剪稳定系数K均减小;地基弹性模量E相同时,随着坝体坡率的增大,抗剪断稳定系数K′、抗剪稳定系数K均增大。得到随坝体坡率m、地基弹性模量E变化时坝体稳定系数的变化规律及幅度,并根据《胶结颗粒料筑坝技术导则》、《混凝土重力坝设计规范》,优选出坝体坡率m=0.74、地基弹性模量E=24GPa,为胶凝砂砾石百米级高坝发展、建设起到指导作用。     

基于损伤理论的胶凝砂砾石坝运行期冻融仿真分析

为研究冻融对胶凝砂砾石坝正常运行造成的影响,以守口堡胶凝砂砾石坝为研究对象,结合胶凝砂砾石结构冻融损伤特性,建立三维有限元冻融损伤模型,对坝体运行期不同工况下的温度、应力及损伤状况进行仿真分析。结果表明,普通胶凝砂砾石除易冻融破坏外,还易发生拉裂破坏;添加外加剂后抗冻性提高,但还不足以抵抗冻融;"金包银"措施能够有效改善坝内胶凝砂砾石的温度、应力状况,使其免受冻融影响,保证永久性水工建筑物运行期安全稳定。     

百米级胶凝砂砾石高坝的参数化建模

胶凝砂砾石坝的模拟仿真难度大,故限制了其发展应用。为此,以百米级胶凝砂砾石高坝的参数化建模为例,介绍了坝体尺寸与上下游水位的参数化界面定制、坝体与坝基材料属性的参数化界面定制,通过改变界面中参数大小,可随意改变模型中坝体高度、坡率、上下游水位、不同分区材料属性;针对实际建模过程中常遇到的材料分区界线属性划分困难、扬压力施加存在错误的问题,提出了胶结材料边界、坝基面(线)的节点耦合技术,给出了关键点参数化的命令流。研究结果可为胶凝砂砾石高坝的应用提供理论基础。     

不同胶凝材料用量下的胶凝砂砾石坝体应力与变形特性分析

为定量分析胶凝材料用量对胶凝砂砾石坝体应力与变形的影响,基于摩尔-库伦模型和蔡新提出的非线性本构模型,利用FLAC3D有限元软件,计算了坝高50 m级的胶凝砂砾石坝的应力应变情况。结果表明,随着胶凝材料用量增加,坝体位移减小,应力增大,且非线性模型算得的位移更大;当胶凝材料用量低于60 kg/m³时,摩尔-库伦线性本构模型算得的主应力均为压应力,蔡新的非线性本构模型算得的主应力出现拉应力,故非线性本构模型能更好地体现胶凝砂砾石坝的薄弱部位,为胶凝砂砾石坝实际工程建设提供参考。     

变幅循环荷载下胶凝砂砾石材料的动强度特性研究

动强度是大坝稳定安全分析的重要参数,对工程设计具有重要意义。采用大型动三轴仪,开展变幅循环加卸载试验,探究了不同围压和水泥含量对胶凝砂砾石(CSG)材料动应力—动应变关系的影响;基于摩尔—库伦强度准则,以动应变为塑性内变量,研究了CSG材料在经历塑性变形时其动强度参数的演化规律。结果表明,动粘聚力和动内摩擦角随水泥含量增大而增加;随着动应变增加,动粘聚力下降较快,动内摩擦角增加,骨料间的剪切滑移产生的摩擦力起主导作用;达到峰值动应力时,骨料间的有效受力面明显减小,动粘聚力下降平缓,动内摩擦角减小,具有一定的滞后性。动粘聚力随动应变变化的规律符合幂函数关系;动内摩擦角与动应变变化的规律符合二次函数关系。研究结果可为CSG坝的抗震设计优化提供理论参考。     

富浆胶结砂砾石抗冻性能试验研究

胶结砂砾石作为一种新型筑坝材料抗冻性能较差,采用富浆胶结砂砾石作为胶结砂砾石坝防渗保护结构材料,探究了外加剂对富浆胶结砂砾石抗冻性能的影响,通过冻融试验分析了冻融过程宏观特性,利用压汞试验、扫描电镜和X-Ray衍射试验,探求了富浆胶结砂砾石的冻融破坏的微观机理。试验结果表明,富浆胶结砂砾石冻融过程是水化产物结构由密实到疏松的过程,掺加外加剂对富浆胶结砂砾石的冻融破坏起到了很好的抑制作用。     

基于蒙特卡罗技术的胶凝砂砾石坝施工定额编制研究

针对胶凝砂砾石坝施工尚无相关定额进行技术经济指导的现状,基于定额编制基础理论,以顺江堰胶凝砂砾石坝为例,对其施工的工、料、机消耗情况进行实时实地测定,采用标准差比较法和拉布斯准则对测定数据进行真伪检验,运用蒙特卡罗模拟技术对检验处理后的数据进行仿真模拟,整理分析模拟数据,完成依托工程的定额编制,改善了胶凝砂砾石坝在推广初期由于典型工程和样本数据太少导致的统计结果精度不高的问题,为胶凝砂砾石坝施工定额正式编制提供理论和数据支持,也为企业同类项目技术经济分析提供参考。     

配合比参数对混凝土硫酸盐冻融破坏的影响

以用于渠道衬砌的混凝土为例,利用二次通用旋转组合设计优化渠道衬砌用混凝土配合比参数,选取粉煤灰、矿渣、粗骨料体积率、水灰比4个因素,以渠道衬砌用混凝土硫酸盐冻融300次后的相对动弹性模量为指标,建立回归模型,通过对试验结果的方差分析及对所建立模型的优化得到混凝土的最优配合比。结果表明,混凝土抗硫酸盐冻融最优参数为粉煤灰掺量110kg/m^3,矿渣掺量70kg/m^3,粗骨料体积率为0.335,水灰比0.4,在该最优条件下混凝土相对动弹性模量为90%,二次通用旋转组合设计优化所得混凝土配合比具有良好的抗冻耐久性。     

箱形渗透试验仪中宽级配砂砾石渗流变形试验

为了解管涌现象形成和发展过程中土颗粒的移动规律,采用箱型渗透变形试验仪对不同级配的砂砾石进行了试验研究,并描述了渗透破坏过程。考虑固体介质的性质及特点,使用先进压力传感器记录试验中管涌过程,研究了宽级配砂砾石在渗流过程中的性质和特点。该试验为砂砾石的管涌破坏类型分类(发展型和非发展型)提供了合理的理论支持。     

天津市用水结构演变及其影响因素分析

基于2004~2013年天津市农业、工业、生活、生态及总用水量数据,分析了各类型用水量的变化态势及其影响因素,采用信息熵的方法分析了用水结构的演变过程,并通过灰色关联法识别出影响用水结构演变的主要影响因素。结果表明,天津市总用水量呈微增趋势;农业用水量为波浪式下降趋势;以2008年为界,工业用水出现先减少后增加的态势;生活用水和生态用水总体上均呈增加趋势;2004~2013年,天津市用水结构的信息熵和均衡度均于2010年达到峰值,用水结构发展已较为成熟,系统内部处于较为均衡的状态,单一因素的影响力逐渐减弱;经济社会发展因素对用水结构的演变具有较强的影响,其中农村用电量、耕地面积、园林绿地面积、农业总产值、万元工业产值用水量、轻工业产值等10个影响因素与天津市用水结构呈强关联。     

特高砂砾石面板坝流变效应及面板防裂措施

针对高面板坝后期变形导致的面板破坏问题,采用大型室内试验测定了大石峡筑坝料流变力学特性,重点研究了后期流变效应对坝体、防渗体应力变形的影响。评估了各期面板浇筑前坝体沉降速率,复核了面板浇筑前预沉降时间的合理性。研究结果表明,该坝各期面板浇筑前设置的预沉降期可将坝顶沉降率控制在5mm/月以内。大坝蓄水运行后面板应力,尤其是轴向应力,较初次蓄水增加明显,存在挤压破坏的风险。论证了在面板受压区设置柔性缝的面板应力改善措施,结果表明该工程措施对削减面板轴向压应力效果明显。总体上,250m级的特高砂砾石面板坝坝体和防渗体应力变形能满足安全控制要求,通过合理的工程措施可保证大坝施工与运行安全。     

大梁水库大坝饱和砂砾料重塑土液化特性及应变发展模式分析

通过对大梁水库大坝砂砾料重塑土进行动三轴试验,分析了该重塑土在动荷载作用下的力学特性,发现在不同围压、不同固结应力比条件下砂砾料的动强度与振动周数之间均可用乘幂函数进行拟合。在等压固结时轴向应变在动荷载作用下存在一个"临界应变点",该点处的动孔压比约为0.8;而在偏压固结时,轴向应变的增长较平稳,无明显临界应变点。不同固结比条件下动剪应力比与动孔压比变化规律为等压固结时,动孔压比增长较快,且动孔压比能够达到1.0,而偏压固结时最大动孔压比仅能达到0.7左右。     

山东省能源效率影响因素分析

能源是社会经济发展的基础,能源效率的提高对促进区域经济发展,实现区域社会和谐具有重要的地位。本文运用灰色关联分析法对山东1995年～2009年能源效率影响因素进行分析。研究发现,山东省能源效率影响因素按影响程度排序依次为市场化水平、能源消费结构、城镇化水平、能源价格指数、产业结构、科技投入水平、学习力度、贸易结构。按因素划分来看,市场化因素影响最为明显,其次是结构因素,再次为科技因素。