水位骤降下面板堆石坝上游盖重区稳定性分析

混凝土面板堆石坝上游侧常设置铺盖及盖重区,特殊情况下该区产生滑坡将对面板止水结构造成破坏,影响坝体渗透稳定和结构稳定。我国西北地区某混凝土面板堆石坝工程因导流洞事故而造成库水位在56 h内骤降约100 m,坝前下部铺盖与盖重区滑塌,部分面板止水结构破损。为此,利用非圆弧滑动计算方法,对该事故进行模拟计算,结果表明:止水结构的破坏主要是上游铺盖与盖重区在渗流力作用下产生沿面板表面的滑坡,滑动面上碎石等堆渣材料与止水结构产生摩擦所致;面板上铺盖与盖重区滑动范围在高程638.76~680.98 m间,滑坡堆积体以下11 m范围内的止水仍存在破坏可能。在除险加固工程中着重对该险情进行处理,采取了对该盖重区进行渗流控制以及渗流量监测的工程措施,保障该工程安全运行。     

土石坝安全隐患应急处理决策支持系统的实现

为建立健全土石坝安全隐患挖掘体系并实现隐患应急处理决策的数字信息化,基于B/S架构建立了土石坝安全隐患应急处理决策支持系统。该系统实现于手机软件端和在线网页端,通过对诊断资料进行信息融合分析,智能判断其隐患成因,并依据现有规范及专家咨询意见提出相应的处置对策。该系统已在多个水利工程中得到成功应用,系统功能的完善与推广对我国水库安全科学管理具有一定的推动作用。     

基于三维BIM+WebGIS技术的区域数字水库构建

为整合现有各类水利信息资源,实现各类信息资源在区域水利机构间的高度共享和统一管理,综合应用建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)以及数字水库流域地理信息系统(Geo-Information System,GIS),以网络系统为依托,构建三维BIM+WebGIS可视化区域数字水库安全管理系统平台。该平台可对区域信息进行实时融合分析,实现不同层次之间的信息共享、交流和综合分析,对水库BIM信息进行三维可视化展示,为水库运行管理的科学决策提供技术支撑。平台的完善与推广将对保障我国水库安全科学管理具有重大意义。     

基于固气耦合的煤岩-瓦斯二相介质相似材料及其力学特性

含瓦斯煤是具有多孔特性和气固耦合特性的二相介质复合材料。为了精准模拟含瓦斯煤的物理力学属性,基于相似准则和主控参数相似比尺,进行了80余组材料配比试验和力学参数试验,研制了煤岩-瓦斯二相介质相似材料。对比了相似材料和原煤的相似性,并基于新材料进行了三维煤与瓦斯突出相似模拟试验。主要结论如下：1）煤粉和腐殖酸钠水溶液为骨料和胶结剂配制的煤岩相似材料的弹塑性参数和吸附性参数均与原煤相似;2）适当体积比的CO2和N2二元混合气体的膨胀能和CH4膨胀能一致,CO2和N2二元混合气体可作为CH4相似气体,且安全性高;3）研制的煤岩-瓦斯二相介质相似材料与含瓦斯原煤的物理力学参数具有高度相似性,实现了气固耦合特性模拟;4）三维物理模拟试验再现了石门揭煤引发煤与瓦斯突出现象,得到与现场接近的突出孔洞形态和突出粉煤质量,验证了相似材料的合理性,也为进一步研究煤与瓦斯突出规律,监测突出前兆信息提供了科学手段。     

弧形钢闸门三维有限元优化分析

为探寻弧形钢闸门在静水压力作用下未开启状态的应力及变形规律,并在此基础上探寻改良优化措施以保障闸门运行安全,通过ABAQUS软件对某水库弧形钢闸门进行三维有限元应力、变形分析,由闸门在静水压力作用下应力及变形分布规律,得出面板及主横梁—支臂接缝处存在较大应力区。为此,从改善截面属性角度出发,针对主横梁—支臂接缝处应力集中现象提出加厚支臂及加角钢两种工程处理方式,发现闸门支臂最大应力区向支座处上移及整体应力减小现象,由此可得两种工程处理方式均能有效改善闸门支臂受力情况并保障工程安全,但从施工操作及改善效果而言,推荐采用加角钢的方式对闸门进行局部处理。     

水库灾变链链式风险评估

水库灾害事件在演化过程中表现为相互转异、耦合、持续演进等链式结构特点,并呈现不断演化的态势,所造成的危害与影响远比单一灾害事件大且深远,而水库灾变链式效应及其链式风险是研究该态势演化的关键,故针对水库灾变链式效应开展水库灾变链风险评估模型研究具有重要意义。为此,构建了水库灾变链风险评估模型,结合复杂网络理论与技术,选取边的介数、平均路径长度及连通度对灾变链脆弱性进行表征,并应用于工程实例,对其中相关灾害事件所构成的灾变链进行分析,得到每条灾变链的链式风险度量值并进行排序,可为灾害预警及断链减灾工作提供技术支持。     

某水库副坝坝基渗漏成因分析及渗透稳定性计算

针对某水库副坝坝基长期存在的渗漏问题,在综合分析历次地质勘察结果的基础上,采用高密度电法对副坝进行无损探测,同时,采用有限元法对副坝渗流性态进行二维数值模拟,分析坝基渗漏对副坝渗透稳定性的影响。结果表明,副坝坝基渗漏主要是由于坝基存在强透水的砂砾石层;副坝坝基渗漏未彻底解决的主要原因是已采取的防渗措施不当或存在质量缺陷,1978~1979年实施的桩号0+678~0+700段沟槽防渗墙存在缺陷,2000年实施的灌浆效果不佳;防渗墙失效后,副坝坝基砂砾石层在校核洪水位工况下可能发生渗透破坏,建议进一步采用混凝土防渗墙对副坝坝基进行防渗加固处理。     

基于DIC和YOLO算法的复杂裂隙岩石破坏过程动态裂隙早期智能识别

为了定量研究复杂裂隙岩石变形破坏规律和裂隙扩展特征，利用裂隙网络模型3D打印技术制作了含20条随机节理的类岩石试件，利用数字图像相关方法（DIC）研究了试件破坏过程中应变场演化过程，并分析了每一条裂隙的扩展过程，探讨了动态裂隙对试件整体强度的影响。在此基础上，基于YOLOv5深度学习网络模型，结合DIC云图，提出了一种智能精准识别动态裂隙的算法。研究表明：含复杂裂隙试件破坏过程中往往伴随多条裂隙同时扩展和贯通，试件整体强度与动态裂隙扩展具有重要关系，统计动态裂隙的扩展情况可以半定量地判定试件整体稳定性。在每条原生裂隙起裂前，总是首先出现应变集中区域，并且应变集中区域具有前兆性，预示着新裂纹的萌生。原生裂隙的动态演化基本可以分为原生裂隙、应变集中区、新生裂纹和交叉裂隙4种类型，其中，新生裂纹和交叉裂隙对试件整体强度影响最大。提出的智能精准识别动态裂隙算法的精确率、召回率和平均精度均值(P_mA)都在80%以上，且P_mA最高达到了91%,GIoU损失参数迭代训练后达到0.01,4种类型裂隙相对应的F₁分别为83%,89%,87...     

土石坝长效服役与风险管理研究进展

基于对我国土石坝工程建设与安全现状的阐述,从土石坝内部侵蚀机理、土石坝隐患病害监测检测与诊断技术、防渗系统服役性能、风险分析与退役拆除等方面,论述土石坝长效服役与风险评估理论、方法及其技术的研究现状。认为今后应从深水环境下大坝的缺陷探测以及隐患快速探测技术、土石坝长效服役性态的多源信息融合推理技术、水库大坝退役决策技术、土石坝溃决影响区次生衍生事件演化机制等方面进行深入研究,并形成成熟的土石坝工程全生命周期的安全保障与风险防控体系,以建立健全土石坝工程长效服役保障与提升的理论与方法体系。