基于BP神经网络的胶结砂砾石应力-应变关系预测

在前期宏观试验基础之上,采用离散元模拟和BP神经网络相结合的方法获取不同胶凝材料掺量和围压下胶结砂砾石的应力-应变关系。根据前期胶凝材料掺量分别为20、40、60、80、100 kg/m3的胶结砂砾石三轴排水剪切试验结果,开展离散元数值模拟。以试验数据为学习样本,开展BP神经网络模型训练,预测胶凝材料掺量分别为30、50、70、90 kg/m3的胶结砂砾石应力-应变关系,并将预测结果和离散元模拟结果进行对比。研究结果表明,BP神经网络能够实现胶结砂砾石应力-应变关系的预测,并在较低围压下具有较好的精度。

小山口水电站砂砾石面板坝三维静、动力有限元计算分析

鉴于小山口水电站为软岩基础,坝体较长,且混合坝接头部位非常复杂。为了解决该坝体面临的变形控制难、坝体抗震等级高等设计难题,结合砂砾石面板坝结构、坝壳料设计,通过构建三维有限元模型,该模型包括坝体、泥岩和沙质泥岩基础组成。在静力本构分析中,采用了非线性邓肯E-B模型,而在动力本构分析中,则使用了等效线性粘弹性模型。通过这个模型,对坝体的应力和变形进行了全面系统的研究和分析,同时对坝体的抗震性能和抗震稳定性进行了验证。结果表明,在各种工况下坝体所表现出的变形规律合理。同时在混凝土面板最大拉应力和压应力都符合所采用混凝土材料的允许应力要求,坝体的抗震性能和抗震稳定性满足规范要求。

大石门水库工程砂砾石高边坡渗流场流固耦合分析

文章采用流固耦合(流体-固体的相互作用)方法分析134m砂砾石高边坡运行期的稳定性,包括流固耦合计算原理、高边坡竖向应力计算、高边坡塑性区开展情况分析、高边坡稳定安全系数计算及不考虑排水管作用高边坡的稳定性分析。研究结果表明,高边坡最大竖向应力在模型底部位置,达到8.807MPa,自下而上逐渐减小。邻近开挖面(临空面)时的应力向平行于坡面方向偏转,符合工程实际情况。边坡开挖后在新坡面上的塑性区范围较小,主要集中于坡面表层土。现在的塑性区基本上出现在河谷或开挖边坡下游较远处,且范围几乎就是表层土,故对高边坡的整体稳定性影响不大。研究结果为渗流作用下的砂砾石高边坡计算提供借鉴。

基于能量演化的胶凝砂砾石材料动损伤特征

为更好揭示胶凝砂砾石材料的动态损伤特性,采用破碎耗散能定义了材料在动循环加载下的损伤变量,从能量角度探究材料的损伤演化特性。研究结果表明,随着应变增大,总能和耗散能增大,弹性能先增大再减小;随着围压和水泥含量的增加,材料的储能极限和最大耗散能呈非线性增加,屈服点耗散能占比逐渐增大,峰值点则不断减小,表明围压提高了材料抵抗侧向变形的能力与能量积聚的效率。胶凝砂砾石材料损伤变量表现出4阶段特征,损伤变量在裂纹扩展阶段增幅达到最大,在强度失效时平缓上升并趋近于1。

基于离心试验的单戗立堵水下抛填砂砾石相对密度研究

水下抛填散粒料常用于围堰、大坝等水利工程的建设,抛填体的相对密度直接决定了工程的变形和稳定性。以汉江某水电站大坝工程的单戗立堵水下抛填为原型条件,基于长科院CKY200大型岩土离心模型试验平台,研制了离心场中单戗立堵水下填筑试验装置,研究散粒料级配、抛填水深、上部堆载高度等影响因素下抛填体相对密度的分布规律。试验结果表明,水深12 m条件抛填平均相对密度约为0.27~0.36,抛填体上部再施加14.3 m上覆堆载后可增大至0.52~0.68,水下抛填密度受砂砾石颗粒级配影响较大,当级配良好时,水下抛填相对密度较大,可达到中密—密实状态,而级配不良时,为松散—中密状态;抛填深度越大,由于抛填料的压重而使得中下部相对密度增大;当抛填体上部施加竖向均布荷载作用时,抛填体尤其是较浅区域的相对密度显著提高。研究成果为充分利用当地散粒体材料进行水下抛填工程的设计和施工提供依据。

胶凝砂砾石纳米压痕试验及系统聚类法界面过渡区的研究

针对胶凝砂砾石材料微观力学性能的研究成果较少的问题,以及胶凝砂砾石材料界面过渡区的存在性问题,提出了胶凝砂砾石不同相的确定方法以及界面过渡区尺寸的确定方法.结合纳米压痕试验,绘制微观力学性能图像,采用系统聚类法对测试矩阵内的测试点进行分类.在试验阶段,考虑到胶凝砂砾石的材料特性,完善了“30-2-30”测试制度,通过荷载-深度曲线结合Oliver-Pharr方法求出胶凝材料硬度H为0.18 GPa,折合模量Er为13.13 GPa,砂砾石材料硬度H为8.60 GPa,折合模量Er为84.56 GPa.在计算阶段,采用系统聚类法确定界面过渡区范围,确定其尺寸约为18μm.

砂砾石地层渗透注浆扩散规律模型试验研究

为探究水泥浆液在砂砾石地层中的运移扩散规律,结合正交设计开展了9组室内渗透注浆模型试验,研究了不同注浆压力和水灰比影响下级配组成各异的砂砾石料试样中浆液的扩散特性,并在此基础上进行了多元线性回归分析,结果表明:受土骨架渗滤影响,水泥浆液在砂砾石孔隙中的扩散速度逐渐减缓,并扩散形成近似球形的结石体;注浆压力与渗透系数分别是影响渗透注浆量及浆液扩散半径的主要因素;结合试验结果拟合得到了注浆量、浆液扩散半径与渗透系数、水灰比、注浆压力之间的幂函数经验方程,分析发现浆液扩散半径随渗透系数的增大呈指数增大,增大注浆压力能有效克服水泥颗粒惯性力和吸附力的不利影响,使浆液的可注性显著提升。试验所得结论较为全面地记录了水泥浆液在砂砾石中的渗透扩散变化,可为砂砾石渗透注浆理论的进一步研究提供参考。

高速公路天然砂砾石路基填方压实施工技术研究

为规范路基施工,以某高速公路改建工程项目为例,开展天然砂砾石路基填方压实施工技术研究。施工前,应做好路基原地面的清表、回填;采用分层填筑的方式进行填方施工。施工中,应注意做好填筑层含水量的控制;计算冲击机械在施工中的冲击能、冲击速度,设计冲击压实施工。实例应用实验结果表明:设计的施工方法应用效果良好,可以有效提高复杂地质环境下的路基填方压实施工质量,使施工后路基各项指标符合质量要求。

BBN水电站混凝土面板砂砾石坝渗流安全分析

采用GeoStudio岩土软件SEEP/W模块对BBN水电站混凝土面板砂砾石坝进行渗流稳定计算分析,计算正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位3个高水位工况下的渗透比降,与坝基岩土的允许渗流比降进行比较,并通过与渗流安全监测实测资料分析成果进行对比分析,评价坝体及坝基的渗流安全性态,同时复核渗流计算的合理性。研究成果可对类似混凝土面板砂砾石坝设计和安全评价中的渗流稳定计算和复核分析提供一定的参考。

基于响应面分析胶凝砂砾石材料渗透性能研究

为研究不同配合比对胶凝砂砾石渗透性能的影响,选取3个因素(粉煤灰掺量、水胶比、砂率),利用响应面法对试验结果进行影响因素的显著性分析,得出胶凝砂砾石渗透系数对单因素和两两因素交互作用的敏感程度。结果表明:粉煤灰、砂率对渗透系数呈现出极强敏感强度,水胶比对渗透系数敏感强度最低;另外因素之间的两两交互作用对渗透性能的影响从高到低依次为水胶比和砂率、粉煤灰和砂率、粉煤灰和水胶比;通过响应面数学模型得出最优配合比为粉煤灰掺量为22 kg/m^(3)、砂率为20%、水胶比为1.0。

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。

轴压荷载对胶凝砂砾石材料渗透性能的影响

胶凝砂砾石作为一种新型环保的建筑材料,在其实际服役状态下坝体承受各种荷载作用,为研究轴压荷载对于胶凝砂砾石渗透性能的影响,选用工程中常用的4种配合比,进行轴压加载试验、渗透试验、超声波速监测试验、核磁共振试验。针对试验数据分别分析了不同轴压荷载对胶凝砂砾石渗透性能的影响,得出以下结论:试件的渗透系数与孔隙率随轴压荷载水平呈正相关;渗透系数与孔隙率服从指数函数关系。采用孔径分布的回归模型能够较好的适用于胶凝砂砾石渗透系数的预测。

胶凝砂砾石筑坝材料特性研究

胶凝砂砾石是一种介于混凝土与堆石料之间的新型筑坝胶凝材料,具有节约资源、降低造价、保护环境等优点,对胶凝砂砾石材料的特性研究是坝体结构设计的关键,目前对于胶凝砂砾石材料的特性研究缺少较为全面的认识。为使胶凝砂砾石材料更好的应用于实际工程,因此通过文献查阅,本文总结了胶凝砂砾石材料的力学性能和冻融环境下的材料耐久性等方面试验研究,对胶凝砂砾石材料特性受胶材用量、单位用水量、水胶比、砂率、龄期等多种参数的影响规律进行综合分析,为胶凝砂砾石筑坝材料的进一步研究和应用提供理论基础。

胶凝砂砾石坝研究综述

回顾胶凝砂砾石坝的特点与发展;介绍国内外几个较为典型的胶凝砂砾石坝工程;着重阐述关于胶凝砂砾石填筑料工程特性的研究,包括:筑坝材料的室内试验、本构模型、耐久性等,胶凝砂砾石坝的静力、动力、温度应力、稳定性等结构工作性态,胶凝砂砾石坝结构模型试验、断面设计、施工技术等方面的研究进展,同时进行归纳总结并指出研究的不足;最后建议了胶凝砂砾石坝及其坝料今后可开展的研究方向。

基于DEM法的胶凝砂砾石材料宏细观破坏特征分析

【目的】探究胶凝砂砾石(CSG)材料宏细观力学特性及破坏特征。【方法】对不同水胶比(1.5、1.2、1.0)下的胶凝砂砾石材料进行室内单轴压缩试验,基于试验结果建立精细化CSG离散元(DEM)模型,采用宏-细观跨尺度结合的研究方法,探究CSG材料变形破坏特征。【结果】研究表明,当水胶比为1.0时,试件抗压强度最大,初始压密阶段最短。随着加载过程的持续,颗粒的侧向位移趋势逐渐增大,当进入裂纹发展阶段时,颗粒速度矢量出现明显的分隔线,最终发展为贯穿裂缝。整个加载过程,孔隙率表现为先减小后增大。【结论】研究成果揭示了CSG材料在不同加载阶段的力学特性及失效破坏时的宏细观特征。

胶凝砂砾石坝在水库工程建设中的应用

为探索胶凝砂砾石坝在水库工程中应用的可行性及控制要点,对胶凝砂砾石材料性能展开试验,并对设计强度和配合比进行分析;进而对某中型水库工程中胶凝砂砾石坝的施工要点展开分析探讨。结果表明,胶凝砂砾石坝作为新坝型,其梯形断面应力更加均匀,在非常工况下抗剪断安全系数高,抗压强度大,施工速度快,施工质量好,综合投资也比传统坝型节省少,具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。

动应力衰减对胶凝砂砾石各凝期强度的影响

试验模拟实际施工中振动压路机动应力随深度衰减对胶凝砂砾石各凝期强度的影响,试验结果表明:施工间断时在同一动应力下应尽量避开材料初凝8h到终凝8h这段24h区间,在初凝8h破坏后28d的抗压强度是对照组的89%,在终凝8h破坏后28f的抗压强度是对照组的71%,若施工条件不允许,可加适量缓凝剂调节凝结时间;或待终凝8h后继续施工,此时需对结合面进行冷缝处理;通过模拟连续填筑得到在施工过程中,初凝8h时点,28d的抗压强度占对照组的82%,所以在初凝4h,铺筑厚度至少需达到4.4m,结合施工进度可采用分块施工工艺;或在初凝16h后继续施工,此时需对结合面进行冷缝处理,可以避免填筑时动荷载对下层材料的破坏。得到了动应力对胶凝砂砾石层间强度的影响规律,为胶凝砂砾石在施工过程中的质量控制提供理论依据和技术支撑。

砂砾石垫层对土工膜衬砌板复合结构渠道抗冻胀性能的影响

为探究砂砾石垫层对季冻区土工膜衬砌板复合结构渠道抗冻涨性能的影响,通过设置合理的砂砾石垫层减轻寒区渠道冬春季冻胀破坏,通过工程现场试验的方式,设置不同的砂砾石垫层厚度、粒径和岩性方案,进行对比研究。结果显示,砂砾石粒径和垫层厚度对抗冻胀效果的影响较大,砂砾石岩性并无明显影响。根据试验结果和工程经济性,建议砂砾石垫层施工可以就地取材,同时采用平均粒径4mm、厚40cm的设计参数。

河谷布置坝体砂砾石料填筑碾压试验研究

为进一步强化施工质量,验证坝体填筑施工的设计参数和可实施性,获得科学的碾压工艺,对某大坝坝体填筑施工实施碾压试验。采用密度桶法原型级配现场相对密度试验、砂砾料碾压工艺试验,确定出满足设计要求的干密度控制指标,从而为坝壳砂砾石料填筑区提供控制依据。实验结果表明:相对密度试验中,相同铺料厚度条件下,原级配的相对密度与碾压次数呈现为正向关系;在相同碾压次数条件下,原级配的相对密度与铺料厚度呈现为反向关系;砂砾料测试单元的沉降量与铺料的厚度呈现为正向关系,且在碾压过程中将不断减小;检测的渗透系数满足设计要求。

粉细砂砂砾石基础管涌流土处理措施研究

冲积平原地层常常呈现薄层砂壤土表层,下部粉细砂、砂砾层的二元结构。表层土渗透系数远远小于底层。土木建筑施工打破了这种渗透比降平衡,渗径缩短。导致市政工程、水利工程常常涉及深基坑管涌流土处理问题,而采用常规的抽水降压,对古河道砂砾石地基管道式水流通畅的地下水源供给源来说杯水车薪;采用防渗墙截渗到相对不透水层截断水砂关系投资相对较大。采用RJP法结合地铁基础与建筑物封底作为基础一举数得。