Detection of subcritical crack propagation for concrete dams

Subcritical propagation of cracks is a warning sign of fracture. If such propagation is detected at an early stage, timely maintenance measures can be taken to prevent the failure of structures. To detect the subcritical propagation of a crack, the crack needs to be monitored continuously in a long term, which is not realistic under certain conditions. However, cracks in concrete dams can be monitored continuously by dam monitoring to offer possible detection for subcritical propagation. In this paper, with measured crack openings from dam monitoring, a state equation for characterizing crack development is established based on the grey system theory. The relation between the stability of the equation and the subcritical crack propagation is investigated, then a criterion is proposed for detecting subcritical propagation. An example demonstrates the validity of the criterion and its potential for practical application.     

基于裂缝扩展准则的混凝土重力坝裂缝扩展全过程数值分析

将裂缝扩展准则应用于混凝土重力坝裂缝扩展全过程分析,结合虚拟裂缝模型计算了经典混凝土重力坝模型的断裂特性,并与其他数值方法进行了对比。结果表明：利用该数值方法得到的混凝土重力坝模型的外荷载一裂缝口张开位移曲线及裂缝扩展路径与试验结果均吻合良好;当给定了混凝土材料的起裂断裂韧度、断裂能、抗拉强度等参数后,即可采用该数值方法对混凝土重力坝裂缝扩展全过程进行分析。     

On-line diagnosis method of crack behavior abnormality in concrete dams based on fluctuation of sequential parameter estimates

Research on on-line diagnosis method of crack behavior abnormality in concrete dams can provide support for timely grasping abnormality state of the crack itself and achieving real-time monitoring of the dam safety.Considering that samples of crack effects in concrete dams increase actually over monitoring time,a superiority criterion for the on-line diagnosis is determined so as to detect the abnormality moments timely and reliably.By integrating the safety monitoring statistical model of crack effect variable with change point theory,a fluctuation method of regression coefficients is established for the on-line diagnosis.In addition,each abnormality moment is detected by the cumulative sum of regression model residuals.Results indicate that abnormality of crack behavior in concrete dams can be characterized by structural instability of crack monitoring model.And causes of crack behavior abnormality can be analyzed by the established method,which will play an important role in dam safety monitoring.Further,taking the crack in a concrete gravity-arch dam as an example,the scientific rationality and validity of the established on-line diagnosis method are confirmed.     

混凝土重力坝的裂缝跟踪分析

通过对混凝土重力坝在外荷载作用下裂缝问题的分析，提出了一种估算应力的方法．该方法能加速在运用有限元法寻找坝体裂缝开展长度时的迭代过程，节省大量机时，以实现对混凝土重力坝在外荷载作用下裂缝开展的跟踪分析     

抗拉强度空间变异性对重力坝地震开裂的影响分析

由于施工质量不均匀和混凝土自身的非均质性,重力坝坝体混凝土强度具有空间变异性,这一特性会对大坝的抗震性能造成影响,而当前的重力坝地震动力分析中很少考虑混凝土强度参数的空间变异性。应用随机场理论构建大坝抗拉强度的空间变异随机场,采用中心点法离散随机场并构建自相关函数得到相关系数矩阵,对相关系数矩阵进行Cholesky分解和线性变换,结合独立标准正态分布样本矩阵生成相关对数正态分布样本矩阵,实现抗拉强度空间变异性的抽样模拟。考虑混凝土抗拉强度的空间变异性,采用混凝土塑性损伤模型对Koyna重力坝进行地震非线性动力分析,基于统计意义研究了坝体裂缝条数、裂缝深度、上游面裂缝分布范围和坝顶位移等动力响应特征。成果分析表明：考虑抗拉强度的空间变异性后,Koyna重力坝动力响应具有明显的离散性,且上游面裂缝条数增加后导致坝顶水平位移整体偏向下游,垂直位移整体上抬,残余位移增大;同时裂缝深度均值较均质材料情况增大,坝体震损程度总体加剧;Koyna重力坝实际观察到的裂缝位于计算得到的裂缝分布范围之内。对抗拉强度变异系数和水平向自相关距离的参数敏感性分析表明,坝体动力响应的均值和变异性随变异系数的增大而增大,但对抗拉强度的水平自相关距离变化不敏感。     

混凝土坝裂缝变形的不确定性分析模型

混凝土坝裂缝的发生和发展受到不确定因素影响。将大坝系统及其安全监控看作一个受诸多因素影响的不确定性系统,结合裂缝实测资料,应用近似推理模型和信息分配法,建立了裂缝变形的不确定性分析模型。     

混凝土坝体防渗加固的几种方法

我国约有1／3的混凝土坝体存在不同程度的病险问题,由于坝体混凝土渗透性过高而引起溶蚀、裂缝、冻融等病害尤为严重．对病险混凝土坝体进行防渗加固是我国在将来一段时间内面临的一个重要课题．介绍了混凝土坝体防渗加固的几种方法,包括坝体灌浆技术、表面柔性防渗体系以及置换混凝土防渗芯墙等．通过对几种防渗加固措施的介绍和比较,为现存病险混凝土坝体的防渗加固提供参考和借鉴．     

某混凝土坝坝体压应力计监测资料分析

在定性分析的基础上,通过建立数学模型,对某混凝土坝压应力计观测资料进行了定量分析.分析表明:该混凝土坝压应力计实测资料基本上能反映出坝体测点部位混凝土压应力状况;其变化规律和分布规律符合混凝土大坝的一般物理力学规律;混凝土实测压应力主要受水压和温度的影响,时效应力正趋于稳定,坝体应力性态良好.     

混凝土坝临时断面过流条件下温度裂缝的防治

大坝临时断面过流相当于混凝土承受一次大的寒潮,对于临时断面处在强约束区的坝段,过流极易使大坝产生劈头或贯穿裂缝.针对裂缝产生的原因,提出了过流保护与坝体永久保温相结合的方法,采用复合式保温板对大坝过流断面进行保温可有效地防止过流后产生劈头或贯穿裂缝.继而提出了对劈头和贯穿裂缝可采用限裂钢筋和灌浆相结合的处理方法,可供同类工程参考.     

面板堆石坝的施工探讨

目前,浙江省乃至全国采用面板堆石坝的坝型较为广泛,今介绍面板堆石坝的施工过程,及施工中应注意的几个关键施工环节,以确保大坝的施工质量及进度.     

面板堆石坝筑坝材料的发展

文章通过对不同发展阶段典型面板堆石坝筑坝材料特性分析,得出不同级别面板堆石坝的筑坝材料的性能指标.     

Observed displacement data-based identification method of deformation time-varying effect of high concrete dams

The long-term safety of high concrete dams has become the focus and central issues of public attention. Deformation is an actual comprehensive reflection of concrete dams. Especially the deformation time-varying effect, is a key index for evaluating the structural behavior, health status, and their evolution of a concrete dam in long-term service. In this paper, causing factors of the deformation time-varying effect of concrete dams were analyzed, and the time-varying effect was divided into two parts, which are the inherent time-varying effect and the time-varying effect caused by the change of dam structural performance. Then, based on the observed dam displacement and the wavelet multi-resolution analysis, causal models for identifying the later deformation time-varying effect and the identification process were proposed. Finally, the efficiency and rationality of the proposed method were verified by two actual concrete dams with runoff reservoir and regulatory reservoir.     

拱坝裂缝开展有限元分析

本文提出一个数学模型,用于拱坝裂缝开展分析,所需机时省,内存要求较小,精度好。文末给出一算例,用以说明方法的特点及拱坝裂缝开展分析的意义。     

土石坝安全监测综合评判准则研究

从分析国内外土石坝失事的原因出发 ,提出了土石坝安全监测综合评判的评判准则 ,并对其进行了分析 .初步探讨了模糊综合评判方法     

紧水滩拱坝裂缝稳定性分析

为研究紧水滩拱坝已监测出的主要坝面裂缝的存在或发展对拱坝正常运行的影响,进行了裂缝稳定性数值计算,其中坝体混凝土采用理想弹塑性本构关系和Mohr-Coulomb屈服准则,含裂缝的部分区域采用子模型技术,裂缝内采用动态接触状态的分析模型.分析结果表明:已有裂缝对拱坝整体工作性态无影响,裂缝的稳定性与其位置和缝面水压作用形式有关.验证了4种工况下裂缝的稳定性,提出应对其中的3处裂缝采取防渗止水措施防止其继续发展.     

基于InSAR与多源数据融合的堆石坝外观变形重构

为了满足200~300 m级堆石坝变形监测的需求，弥补利用单轨道合成孔径雷达 （SAR）数据只能测得地物视线向与方位向二维变形的不足，基于集合卡尔曼滤波将合成孔径雷达干涉（InSAR）观测与常规点式监测数据进行跨尺度融合，提高堆石坝外观变形的监测精度；利用多维度监测数据，重构堆石坝外观变形场. 以水布垭面板堆石坝为例进行研究，结果表明，多源数据融合能够实现“大范围、低精度、高效率”的新型监测技术与“离散点、高精度、低效率”的常规监测技术的优势互补. 基于多维度监测数据重构外观变形场能够全面地掌握堆石坝的整体变形性态，降低单维度监测结果对实际变形漏判或误判的可能性. 该方法可以用于库岸边坡的变形监测和变形场重构.     

基于最大熵原理的大坝安全监控组合预测模型研究

大坝性态受到内外多种不确定因素的影响,使得监测效应量在一定程度上呈现出随机和不确定性的特点,单一的安全监控预测模型不可避免地存在某些缺陷。采用最大熵原理建立大坝安全监控的组合预测模型,该模型以各单一模型的预测结果作为约束信息,利用最大熵原理得到预测结果的分布。实例分析表明该方法能够突出监测量变化的随机性特点,有效地提高了大坝安全监控模型的预测精度。     

小型水库渗漏病害并行电法测试应用

近年来使用中的小型水库坝体因病害产生的事故在不断增多,所开展的库坝异常诊断需要得到加强。目前,地球物理方法已被广泛应用到水库坝体病害勘察中,但受不同方法限制,其探查的灵敏点不同。发生的病害主要是坝体渗漏引起的坝基失稳问题,电阻率法可以发挥重要的作用。文章采用并行电法采集技术,利用小极距高密度采样并综合反演,可以对大坝渗漏等异常位置较为准确探查与预报。现场实践结果表明,并行电法在大坝探查中具有一定的优势,适宜于中小型土石坝病害诊断与分析。     

基于熵权的碾压混凝土坝施工方案多目标决策

系统分析了碾压混凝土坝施工的特点,将传统的经济评价指标与其他各种"非经济因素"指标综合考虑,并将各种"非经济因素"的定性描述和各专家的经验相结合实现定量化,提出以混凝土施工设备布置、质量保证、施工成本等为控制因素的施工方案评价体系;基于熵权理论和模糊综合评价法,建立了碾压混凝土坝施工方案的多目标决策优选模型.以龙滩碾压混凝土坝施工为例,优选施工方案并应用于工程实践,为碾压混凝土坝施工方案选择提供了借鉴.     

汶川地震区特大泥石流工程防治新技术探索

汶川地震在龙门山地区激发了大量的崩塌、滑坡,为泥石流的形成提供了丰富的松散固体物源,震后4年里泥石流非常活跃,暴发了数次特大规模泥石流.初步分析了2个典型泥石流防治工程失败的原因,发现对防治工程本身而言,主要因素在于目前大量采用的浆砌石结构抗冲击破坏能力弱.为了抵御特大泥石流的冲击破坏,初步提出了钢筋混凝土框架+浆砌石坝体式泥石流拦砂坝、预制钢筋混凝土箱体组装式拦砂坝的新型泥石流拦挡结构,以及复式断面泥石流排导槽、预制钢筋混凝土箱体组装式排导槽的新型泥石流排导结构,这些新结构可望在不大幅度增加工程投资的情况下,提高泥石流防治工程抗冲击破坏能力,缩短工程建设周期,保护流域生态环境,充分利用沟内现存材料.这些方法及其组合可望对特大泥石流进行有效的调控.