复杂地质下大型地下洞室群三维有限元建模

采用超单元网格法对某地下洞室群总平面布置图和典型断面布置图进行二维有限元网格划分,结合控制断面线性插值的方法,对复杂地质条件下大型地下洞室群进行可供渗流有限元计算的三维网格的自动划分。该法较好地解决了因计算边界复杂、地层材料分区多变、建筑物突变导致的很难自动生成三维有限元网格的问题。工程实例建模表明,该方法具有操作简单、适应性强、单元形态较好等优点。     

高面膜土石坝防渗结构中土工膜弯折（褶皱）试验研究

针对面膜土石坝防渗结构设计与施工过程中存在防渗土工膜弯折(褶皱)问题,将弯折定性分为结构性弯折和非结构性弯折两种类型,为定量评价弯折作用造成的损伤及其规律,基于稳定性理论的薄板(壳)理论推演了影响土工膜弯曲变形的计算参数,并在理论分析的基础上自主研发一套试验装置。试验方案选用两种不同PVC土工膜作为试验材料,取90°最大弯折角度进行试验研究,并模拟4℃库水温度试验环境,试验结果表明弯折作用造成土工膜力学性能指标衰减,弯折作用120 d后,SY-GM土工膜断裂强度衰减度达到58.71%。根据试验数据分析成果,提出了增大弯折曲率半径和减小曲面弯折角度结构措施降低指标衰减度。     

平原水库堤坝胶接法施工土工膜水力性能研究

针对应用于平原水库堤坝防渗的土工膜破损孔洞修复及相邻膜幅间拼接部位的抗渗性能否满足工程安全运行要求的问题,本文选用土工膜耐静水压力试验仪,通过设计多组试验方案,针对不同厚度的光面土工膜展开破损孔洞胶接修复部位、相邻膜幅间胶接拼接部位处土工膜的水力性能试验性研究。试验结果表明,80.0 m作用水头以下土工膜胶接拼接部位的渗透系数在10^-8～10^-9 cm·s^-1量级;破损孔洞修复部位土工膜的渗透系数与破损孔洞半径r和修补胶半径R的比值有关;r/R值不变情况下,渗透系数随压力增大呈减小趋势,最大值发生在试验初期10^-7 cm·s^-1量级;破损孔洞修补和胶接拼接处土工膜渗透系数与作用水头、胶接法设计方案有关。研究结果表明,土工膜胶接部位属于弱透水性,胶接法施工部位的土工膜初期抗渗性能基本满足平原区水库堤坝的抗渗要求,但其抗老化性能是否满足服役周期有待进一步研究。     

盐冻耦合作用下早冻混凝土寿命预测试验研究

工程在昼夜温差大、低温环境条件下施工,极易造成处于初凝或养护期混凝土早冻,导致混凝土性能损伤和使用寿命降低问题。为此,根据现场环境改变水胶比和粉煤灰掺量,开展室内模拟试验,探究早冻混凝土耐久性衰减规律并进行使用寿命预测。试验结果表明：随着冻融次数的增加,不同水胶比和粉煤灰掺量对混凝土孔隙分布及耐久性能影响显著;水胶比越大,混凝土内部孔隙越大,抗压及抗冻耐久性能降低;粉煤灰掺量越大,混凝土内部更加密实,抗压及后期抗冻耐久性能提高。根据威布尔模型寿命预测可知,水胶比小、粉煤灰掺量大的混凝土寿命周期长。为改善早冻混凝土的耐久性,建议水胶比选为0.35,粉煤灰掺量选为20%。     

PVC膜应力松弛特性

荷载作用下高面膜堆石坝周边缝处坝体或坝肩的差异位移造成PVC膜处于大变形拉伸状态。为了探究差异位移稳定后PVC膜大变形状态下的力学特性，设计试验方案展开了PVC膜室内应力松弛特性试验，并监测了初始延伸率分别为50%、80%和125%状态下拉力值的变化；在试验数据分析成果的基础上，运用广义Maxwell和分数阶两种模型分别描述了PVC膜应力松弛规律，对比分析了模型的优劣。结果表明：分数阶模型可更精确地描述和预测高面膜堆石坝周边缝处PVC膜长期单向拉伸变形状态下的应力松弛性能，选用长时间序列应力松弛试验数据验证了模型预测应力松弛成果的准确性。应力松弛后试样断裂延伸率衰减较大，建议在设计施工时采取工程措施保证膜防渗结构的安全性。研究成果可在高面膜堆石坝周边缝处面膜结构设计方案时参考使用。     

面膜堆石坝不同品种土工膜力学特性

针对面膜堆石坝主体防渗材料常用的几个品种土工膜力学性能，展开了土工膜单向拉伸、液胀、耐局部划痕损伤和适应颗粒垫层变形能力的试验性研究。试验分析成果表明：1.0 mm厚的膜材中PVC-HX膜的杨氏模量、应力应变线弹性区间和适应变形能力方面具有一定优越性；划痕长度、方向和深度占膜厚比值相同的条件下，TPO膜耐局部划痕损伤能力较强，PVC-HX膜仍展现良好的耐损伤极限强度和极限延伸率，能够满足膜防渗结构力学性能要求；厚度大于0.8mm的HDPE/PE膜刚度偏大，适应变形和耐局部划痕损伤能力偏低，不适用于高水头压力下多孔隙介质垫层的膜防渗结构。试验成果分析表明膜厚大于1.0mm的PVC-HX膜和TPO膜在高面膜堆石坝膜防渗结构中应用具有潜在优势，工程设计厚度不大于0.8 mm的土工膜可优先选择HDPE/PE膜。