地震时水库空穴对重力坝的影响

本文研究混凝土重力坝在强震作用下产生的水库空穴问题。水库空穴系指流体与坝面在振动过程中产生的周期性脱离与撞击现象。模型试验初步证实了这一现象。本文视库水为不可压缩之理想流体,建立了两个水库空穴模型:(一)简化模型:引用WESTERGAARD动水压力公式,视库水为集中的附加质量,研究坝面空穴过程;(二)有限元模型:以有限元素离散库水,得到了空穴条件下等效于动水压力的一致附加质量,研究坝面空穴过程。塞于上述模型,对重力坝反应的影响进行了研究,并与模型试验作了比较。初步结论是:空穴分离过程将减小坝体反应;空穴撞击过程则将增大坝顶反应,增加坝顶拉应力。     

库底淤沙对混凝土重力坝地震响应的影响

将库底淤沙层模拟为液固两相孔隙介质,用以固相位移和液相压力为基本未知量的u-p格式的Biot方程进行分析,建立了坝体-地基-库水-淤沙系统的动力反应分析模型.用该模型分析了地震荷载作用下库底淤沙层对重力坝动力特性的影响,结果表明淤沙层厚度增加会使坝面动水压力减小,使坝体加速度响应略有增大.     

不同横缝接触与库水模型对拱坝动力反应的影响

本文基于有限元非线性动接触模型，对拱坝横缝非线性动力响应进行研究，重点讨论：(1)拱坝横缝键槽对限制缝面切向滑移的不同程度约束对反应的影响；(2)分别采用Westergard模型和不可压缩流体有限元模型考虑上游库水对坝面的动压力作用，比较分析了上述不同水库模型对拱坝在地震作用下横缝开度响应分布的影响。计算结果表明：(1)考虑键槽对横缝两侧施加完全切向约束条件对降低拱坝两岸的横缝开度幅值有重要的意义；(2)相比流体有限元模型，基于Westergaard动水压力公式计算得靠近两岸坝肩部位横缝开度响应有一定程度偏大，这一结论已被前人试验成果所证实。     

地震作用下重力坝动水压力的高精度时域公式

提出一种计算直立坝面上地震动水压力的高精度时域公式,与坝体有限元模型结合用于考虑坝-水动力相互作用,避免半无限库水区域的数值模拟。在频域内,基于库水区域分离变量解析解和坝-水交界面条件推导精确的坝面动水力-坝面绝对水平运动关系,之后利用作者已经提出的时间卷积局部化方法将该关系转化为含有辅助变量的高阶精度时域公式。该公式的时空离散形式与坝体有限元模型的耦合方程,可以采用显式时间积分方法求解。为了能够利用商用有限元平台分析非线性坝体-库水动力相互作用问题,在ABAQUS有限元软件中通过UEL用户单元子程序二次开发实现了提出的动水力公式,公式用户单元在有限元建模阶段与坝体有限元模型无缝结合,后续动力计算过程中无须重启动等任何特别处理。刚性坝面地震动水压力分析表明,提出公式的计算结果稳定,并与解析解较好吻合;之后将该公式应用于Koyna重力坝地震反应分析。     

库水模拟对拱坝动力特性的影响分析

库水可压缩性和库水-坝体动力相互作用是影响坝面动水压力以及拱坝动力特性的重要因素。本文以拉西瓦拱坝为例,建立拱坝-地基-库水系统有限元模型,研究库水模拟对拱坝动力特性的影响。采用Westergaard附加质量与流固耦合两种不同的库水模拟方法,分别考虑附加质量、流固耦合的不可压缩库水、流固耦合的可压缩库水等三种情况,对比分析了拉西瓦拱坝的动力特性。分析结果表明,库水的存在会导致拱坝系统的各阶自振频率减小;考虑库水可压缩性导致拱坝的各阶自振频率进一步减小,且各阶振型发生变化。分析结果可以为高拱坝真实工作性态研究和地震反应分析提供参考依据。     

拱形重力坝地震动力反应分析

本文运用有限元方法研究了拱形重力坝在地震作用下的动力反应。计算分析时考虑了坝 地基 库水动力相互作用下拱形重力坝的模态特性 ,同时利用时程法计算了拱形重力坝在地震作用下的动应力、动位移及加速度 ,对结果进行了分析。由结果可以得出动水压力采用质量元法是行之有效的。而且较其他的方法更为简便 ,迅速 ,从而大大提高了工作效率     

西北寒旱区高坝水库的水温与冰情研究

为探究西部寒旱地区水库修建对水温、冰情的影响,采用垂向一维水温冰情模型及纵向一维水温模型,对黑河黄藏寺水库库区和坝下游河道水温、冰情进行了预测,并与建库前进行了对比和分析。研究结果表明:黄藏寺水库水温结构为分层型,冬季坝前水温呈逆温分布,水库的修建对库区及坝下河段冰情程度有一定的弱化,初冰时间较建库前推迟约1个月,冰情持续时间减少约20天,最大冰厚由建库前的0.76 m减小至0.49 m,坝下一定范围内不再有冰情出现;水库泄水出现了一定的春夏季低温水及秋冬季高温水现象,沿程水温在各时段均出现了不同程度的恢复效应。     

高频磁损测试平台正弦激励源设计

为了获得磁芯在不同频率和磁通密度下的正弦激励损耗,高频磁损测试平台系统应能够可靠有效地调节激励波形频率和幅值。研究基于直接数字合成技术AD9834芯片产生所需频率的正弦信号,并通过与DAC芯片AD5620结合调制正弦信号源的幅值,单片机可通过SPI三线串口对信号源进行实时调节。实验结果表明,该系统可以得到幅值、频率连续可调的正弦波,输出频率范围宽,稳定性好,可以为高频磁芯损耗测试平台提供可靠的正弦信号源。     

谷幅收缩与库水对溪洛渡动力响应的影响北大核心CSCD

溪洛渡水电站位于地震多发的西南地区,对其进行抗震分析评价具有重要的意义。本文采用拱坝-库水-地基系统非线性损伤分析模型,分析了不同库水位条件下谷幅收缩对溪洛渡拱坝的动力响应的影响。结果表明:库岸谷幅收缩会增大拱坝坝肩处、大坝中部靠近坝肩处及孔口附近的塑性损伤,而水位的抬升能缓解谷幅收缩的不利影响。     

基于多分辨率S变换的电压闪变检测

提出一种基于S变换的时频分析方法,对信号的局部特性进行时域和频域的二维联合表示,S变换矩阵的行向量为信号某一频率处的幅值随时间变化的分布,列向量为信号某一采样时刻的幅值随频率变化的分布,即S变换的结果包含了频率-时间、幅值-时间和幅值-频率的信息,由此可以得到电压闪变信号的波动幅值、调制频率以及闪变发生的起止时刻。由于时频分析中时间分辨率和频率分辨率的不相容性,研究了S变换中高斯窗口的宽度对时频分辨率的影响,通过调节变换窗的参数实现了多分辨率的S变换,并给出了算法的实现步骤。仿真结果证明了所提方法的有效性。     

重力坝抗滑稳定分析中DDA与有限元方法的比较

本文在原来的DDA基础上作了扩展 ,推导了水压、扬压力等荷载矩阵以及抗滑稳定局部、整体安全系数的求解方法并编制了相应的程序。由本文给出的计算实例可以看出 ,经扩展的DDA法可以较高精度求出沿各可能滑裂面的安全系数 ,从而为重力坝抗滑稳定安全分析提供了一种能同时得到局部安全系数分布和整体安全系数的新方法     

用于重力坝抗滑稳定分析的分项系数有限元方法

针对有限元法缺乏配套设计标准的问题,本文提出一种新的应用于重力坝抗滑稳定的有限元计算方法———分项系数有限元法,并导出其相应的稳定判断准则。该方法将影响坝基稳定的结构基本变量因素经过分项系数的处理再进入非线性计算,以达到极限承载状态时的强度储备系数来表征大坝安全度。通过文中的计算实例,验证了该方法的可行性和适用性。     

基于猫群算法的重力坝抗滑稳定可靠度分析

响应面法是计算重力坝抗滑稳定可靠度的重要方法。针对传统响应面法缺乏参数筛选分析,且缺少利用群体智能算法求解可靠指标研究的不足,提出一种基于猫群算法的加权动态响应面可靠度分析方法,克服经典蒙特卡洛方法需要大量重复抽样的缺点。首先,在考虑坝基岩体渗流应力耦合作用的基础上,采用定量全局敏感性分析方法（EFAST法）筛选基岩参数;其次,通过加权响应面拟合隐式功能函数,同时利用猫群算法求解可靠指标并实现响应面的动态更新;最后,以某重力坝工程为例进行可靠度分析。结果表明,基岩抗剪参数对大坝安全稳定有较大影响,重力坝可靠指标计算结果为2.71,与规范方法结果有显著一致性,所提方法合理可靠,具有较高的实用价值。     

耦合时空相关特性的大坝变形动态监控模型

大坝变形性态是多种因素长期共同作用的结果,其演变模式包括时间和空间两个维度。然而,当前大坝变形智能建模较少综合考虑时空二维特征,原型观测资料中蕴含的大量时空信息亟待进一步挖掘。针对该问题,本文从单测点时序相关性和多测点空间关联性出发,提出构建一种耦合时空两个维度相关特性的大坝变形动态监控模型。该模型将门控循环单元（gated recurrent unit,GRU）神经网络作为核心层,建模学习历史变形数据内在时变规律,通过迭代提取有效变形因子来构造空间维度特征,并引入软注意力机制改进GRU隐藏状态的概率权重分配规则,实现对关键信息的自适应学习。以丰满混凝土重力坝多测点变形监测数据为例,验证了该模型的有效性。结果表明,所提出的监控模型能准确模拟大坝变形动态演变过程,且与常规监控模型相比,其外推预测精度更高,为大坝安全监控提供了新的方法和手段。     

实时监控下堆石坝压实质量模糊综合评估

堆石坝填筑碾压质量采用事中和事后双控。事中碾压参数往往不能在全工作仓面上100%满足控制要求，且受坝料性质不均匀的影响，即便是相同的碾压参数，也可能会导致不同的压实质量。事后试坑检测采用有限个测点，难以客观反映整个施工仓面的压实质量；若单纯采用压实连续检测指标（如CV）控制，其与坝料压实质量之间也存在一定误差。文章利用大坝填筑碾压质量实时监控技术，在动态采集碾压参数和压实连续检测指标CV的基础上，采用Dempster-Shafer（D-S）证据理论，提出了一种综合考虑事中碾压参数、事后CV的压实质量模糊综合评价方法。此外，为了保证碾压区域无明显连续薄弱区，通过DBSCAN空间聚类分析，提出等效连续薄弱面积的概念，对压实质量薄弱区域空间分布进行定量评价。实例分析表明，此方法可以有效避免单独事中或事后评估的片面性，提高压实质量评估的全面性，为高堆石坝施工质量控制提供一种新的手段。     

深厚覆盖层条件下高拱坝坝身泄洪消能的布置方式研究

本文以某大型高拱坝工程为例,研究了深厚覆盖层条件下高拱坝坝身泄洪消能的布置方式,提出了以"护坡不护底、不设二道坝、部分预挖覆盖层"取代传统的"水垫墉+二道坝"泄洪消能布置方案的设想,并进行了水工模型试验研究,初步论证了上述方案的可行性.本文的研究成果可供国内类似工程参考.     

基于熵-盲数的贝叶斯渗流参数反演分析研究

已有的贝叶斯参数反演方法仅考虑反演过程中的随机性,忽略了渗流参数的灰色和未确知等不确定性,本文提出一种基于熵-盲数理论的贝叶斯渗流参数反演方法。该方法在反演模型中引入熵-盲数理论,将待反演参数视为盲数,充分考虑反演过程中的不确定性,采用差分进化自适应Metropolis（DREAM）算法对渗流参数的后验分布进行推导,利用响应面模型替代渗流场数值模拟的正演模型,解决传统贝叶斯渗流参数反演方法需要大量调用正演模型进行运算才能达到收敛、计算效率较低的问题。通过算例分析及某碾压混凝土坝坝基的渗透系数反演,验证了该方法的有效性和准确性。     

混凝土重力坝全坝段三维动力分析

混凝土重力坝抗震分析多针对典型坝段采用二维模型进行。但对于较窄河谷、地震烈度较高等情况,坝段间的动力相互作用对重力坝的地震影响不可忽视。本文采用全坝段三维有限元模型、计入地基辐射阻尼、坝段间动态接触等影响混凝土重力坝地震响应的关键因素,研究分析高烈度区混凝土重力坝地震响应,并与坝段三维模型、无质量地基模型、无横缝整体坝模型的分析结果进行对比,揭示各种因素对混凝土重力坝地震响应的影响,并提出提高坝体抗震能力的工程措施。