融合Unity3D的缆索起重机安全运行数字孪生模型构建方法

为降低缆索起重机(下文简称为缆机)运行的安全风险,分析缆机运行流程,提取缆机安全运行知识语义,通过物联网技术获取实时数据,利用3DS Max软件构建大坝缆机运行初始场景,实现孪生模型三维可视化,将模型导入Unity3D引擎,使用高清渲染管线对模型进行渲染,改善视觉效果,编写C#脚本对缆机运行全过程进行安全模拟仿真。研究结果表明:应用本文所构建的缆机安全运行数字孪生模型监测隐患与故障,综合准确率达到96.7%,可有效实现缆机运行过程的安全监控、参数化控制以及可视化展示。研究结果可为缆机施工过程的安全控制提供技术支持。

基于CA-RL的堆石坝填筑仓面碾压作业动态路径规划

碾压作业是堆石坝填筑仓面施工的关键工序,科学合理规划碾压路径能够在保障碾压质量的前提下提高碾压效率。在当前路径规划研究基础上进一步考虑碾压机数量变化、压实质量感知等动态要素可以提高路径规划模型面对复杂动态的仓面施工环境的适应性。本文通过建立基于元胞自动机的填筑仓面信息模型、提出条带整体压实质量评价方法,解决压实质量等仓面信息的储存更新的问题;通过建立基于强化学习的碾压作业路径规划模型、构建碾压机状态集和动作集、设计奖励函数和探索利用策略,解决碾压机数量变化的路径分配的问题;耦合上述两种模型,实现堆石坝填筑仓面碾压作业动态路径规划。结合国内某堆石坝工程开展了工程应用,结果表明:本方法可动态考虑碾压机数量变化、压实质量感知等要素,路径规划结果在保障碾压质量的前提下路径长度相较现场施工实际路径平均缩短22.3%,能够有效提升碾压效率。

某输水隧洞工程盾构机选型研究

某长距离输水隧洞工程盾构2段,全长5.97km,最大埋深约50m。主要岩性为砂砾石地层及及新近系泥岩、泥质砂岩。通过对该洞段进行掘进设备适应性分析,选择了盾构机。随后通过研究地层颗粒组成、渗透系数、外水压力、地表沉降控制、成本、场地环境等因素,初步进行盾构机机型的选择。以及设备针对工程的针对性设计及相关的施工注意事项。

基于泥水平衡盾构掘进参数的PSO-BP神经网络掘进地层识别模型研究

为解决泥水平衡盾构机在掘进时无法准确地实时识别掘进地层的问题,以珠三角水资源配置工程为例,研究泥水平衡盾构机的盾构推力、掘进速度、刀盘转速、刀盘扭矩在不同地层下的变化规律,提出基于掘进参数的PSO-BP神经网络掘进地层识别方法,建立盾构推力、掘进速度、刀盘转速、刀盘扭矩4种掘进参数为输入集,地层编码为输出集的地层识别模型。工程数据的验证结果表明,该模型在珠三角水资源配置工程数据集上的掘进地层的识别准确率达99.07%,PSO-BP神经网络算法的识别准确率明显高于BP、RF、RBF、CNN等机械学习算法。

降低TBM管片涂层附着力合格周期的质量控制要点

在大型水利工程中TBM管片防腐涂层质量越来被重视,管片防腐涂层合格后方可允许出场、安装。防腐涂层附着力合格周期一般为7 d,涂层合格周期较长,导致管片储存场地和施工工期存在不满足要求的风险。基于韩江榕江练江水系连通后续优化工程采取了切实可行的TBM管片涂层施工质量控制措施,降低了涂层附着力合格周期,提高了喷涂质量。

盾构机扁齿型和球齿型镶齿滚刀破岩性能对比研究

盾构机在复杂地质条件下施工时,易出现刀具磨损严重、刀具消耗量大和掘进效率低等一系列问题。为了明晰不同岩石特性下镶齿滚刀破岩性能变化规律,提高镶齿滚刀破岩效率和使用寿命,保证水利隧洞工程安全高效施工,基于非线性有限元动力学软件,开展了不同岩石特性下扁齿型和球齿型镶齿滚刀破岩仿真模拟。通过多组仿真模拟,探究了不同岩石特性下两种镶齿滚刀和贯入度的最优组合,并通过室内破岩试验对仿真结果进行了验证。研究结果表明:凝灰岩地质条件下扁齿型和球齿型镶齿滚刀破岩载荷差异性较小,但球齿型镶齿滚刀破岩效率更高;砂岩和花岗岩地质条件下,扁齿型镶齿滚刀贯入岩石能力更强,可进一步提升滚刀破岩效率。此外,在不同岩石特性下,两种镶齿滚刀破岩比能耗均随着贯入度的增大而呈现出先减小后增大的趋势,并在贯入度6 mm左右出现最小值。研究结果可为隧道工程的盾构机刀具选型提供参考。

小沙湾水厂泵车轨道区域蒸汽融冰研究

移动泵车冬季取水作业时,由于泵车轨道上有冰凌冻结,泵车容易出现打滑甚至侧翻等问题,严重影响泵车安全和正常取水工作。为融化轨道上的冰凌,保障泵车正常取水,文章从热辐射理论出发,研究设计可升降轨道蒸汽融冰系统,利用水蒸汽的压力和热量融化冰层。结果表明,该装置能够高效、低能耗、安全地完成泵车轨道及斜坡区域的融冰操作,满足小沙湾水厂融冰需求。

TB水电站集装箱式模块化氟利昂制冷技术研究与应用

混凝土高温季节浇筑中,与传统液氨制冷系统比,集装箱式模块化氟利昂制冷系统减少了易燃爆、有毒的危险源,更利于安全;系统建设运行成本及再利用成本均较低;系统可空间立体化布置,占地面积小,安装工期短,运行管理方便,且自动化控制程度高;可以通过骨料一次风冷、两次风冷及制冷水能力分析、计算制冷设备的蒸发温度和制冷量对系统进行参数设计;使风冷设备更加智能化与高效运行。该系统使TB水电站高温季节连续三个月生产预冷混凝土超过20万m 3。

大容量斜向门机起升机构及承载结构布置设计

乌东德水电站泄洪洞进水塔顶2×3200 kN双向门式启闭机起升扬程90 m,属于超大型、高扬程移动式启闭机。由于电站泄洪洞进口布置的特殊性,门机双吊点起吊中心线与轨道中心线有10°斜向夹角,门机小车架及起升机构布置要同时兼顾小车架尺寸及小车各行走轮压的均布。本文通过不同方案比选,提出了将定滑轮置于卷筒下方的起升机构双层布置方案。通过有限元数值仿真分析,结构布置合理,承载满足要求。本文布置方案对同类设备设计有一定的借鉴意义。

城市深埋隧洞TBM施工超前地质预报体系及应用

针对城市深埋隧洞TBM施工的特点,分析了施工中超前地质预报环境、各预报方法的适应性,研究提出了以地质分析为核心,物探为主,长短预报距离相结合、定性定量相结合、多种物性参数相结合、多种方法相互应证的综合预报体系。将该体系应用于深圳罗田水库—铁岗水库输水隧洞工程,为该工程的超前地质预报提供了有力的技术支撑。研究成果可供粤港澳大湾区类似的城市TBM施工超前地质预报参考。

水利工程大体积混凝土温控措施研究

混凝土水化热导致混凝土产生温度应力,促使内部出现裂缝。为了更好的控制混凝土内部温度梯度、温度最大值和内部温度应力,文章以某水利工程为例,通过热流耦合算法对比分析大体积混凝土中不同冷却管布设方式的冷却效果,结果表明:井字形、矩形以及梅花形布设的冷却管通水后温度峰值均大幅度降低,冷却管布设方式呈井字形温差控制效果最好、梯度最小,混凝土内部的温度应力值最小。建议大体积混凝土采用冷却管降温时优先选择井字形布设。

隧道盾构管片脱落对衬砌结构损伤的分析

为了研究隧道盾构管片脱落对衬砌结构损伤的影响,文章通过相似模型试验,对不同混凝土脱落区域盾构管片结构的力学性能进行研究,结果表明:混凝土出现剥落后,节段结构的有效截面积减少,抗弯刚度降低,管片衬砌结构的承载力显著降低,最大轴向力值逐渐减小,同时,影响相邻节段之间内力的传递,对纵向接缝造成损伤。研究为隧道施工安全提供参考。

悬臂式掘进机在冷水江市周头水库除险加固工程中的运用

为解决民爆施工会破坏洞顶覆盖层上的民用建筑这一问题,结合冷水江市周头水库除险加固工程,分析悬臂式掘进机在输水隧洞施工中的应用。在此过程中,对工程进行了概述,并介绍了施工准备,包括隧洞初期支护、隧洞施工排水、隧洞施工通风降尘,同时阐述了掘进方向、施工程序、悬臂式掘进机主要技术参数、洞身开挖、施工进度以及悬臂式掘进机施工优缺点,分析了悬臂式掘进机在水库除险加固工程中应用的注意事项。以期为类似中小型水库除险加固隧洞施工工程提供借鉴。

砂石料加工系统的现场应用

以开化水库工程为背景,详细阐述了砂石料加工系统在该工程中的现场应用。首先介绍砂石料加工系统的规模及工艺流程;然后对涉及的破碎设备和筛分设备进行选型,分析其应用效果,并设计一套废水处理设施,达到循环利用生产废水的目的,最后对应用情况与效果进行了分析,证明了该系统的优越性。

水工隧洞安全监测技术应用研究

水工隧洞的建设是国家基础设施建设的重要组成部分。在复杂的地质条件下,如果不能进行有效的监测,就会容易引发事故。文章以某水工隧洞为研究对象,通过BIM+GIS平台系统,将业务应用系统数据、环境监测数据、业务分析数据,以及工程相关的各类数据,映射到BIM+GIS系统平台之上,从而实现对水工隧洞全生命周期过程中的信息完整的展现,并实现对工程的全方位监测管控。希望该技术可以为后续类似的水工隧洞安全监测提供借鉴。

高海拔地区砂石系统大型筒仓设计施工技术研究

为实现高海拔地区大型砂石系统半成品料大型筒仓的安全快速施工,通过将砂石加工系统传统的钢结构半成品料仓调整为大型筒仓结构及采用倒链倒装法,减小筒仓施工难度,提高筒仓安装效率,减少堆料过程中产生的扬尘。在施工过程中全程使用激光校准仪进行筒仓仓壁安装上口水平度、垂直度及椭圆度的实时观测,以及采用电动倒链集中控制装置,确保倒链同步提升,使筒仓在提升过程中始终受力均匀。经验成果可为后续类似工程提供参考。

西藏扎拉水电站施工总布置规划

西藏扎拉水电站工程区河谷深切,岸坡陡峻,地形地质条件复杂,可供利用的施工场地有限。为满足工程建设和生产运行管理需要,减少对耕地和经济林地的占用及对当地环境的不利影响,梳理了影响工程施工总布置的主要因素,如地形地质条件、水土保持、征地移民要求等,对料源选择及砂石加工系统布置、引水隧洞施工通道布置、施工交通规划、土石方平衡及弃渣场布置规划等进行了研究。结合工程枢纽线性布置特点和地形地质条件,按照分散集中布置的原则,提出了首部枢纽施工区、引水隧洞、电站厂房等工程施工总布置规划方案,较好地满足了工程施工需要。研究成果对高山峡谷地区水电工程施工总布置具有一定的借鉴意义。

滇中引水工程斜井支洞的关键技术研究与运用

滇中引水工程昆明段输水线路长,沿线布置8条斜井支洞,斜井支洞洞口洞底高差大。通过不同高差的平洞和斜井投资比较,高差大于53m时,采用斜井支洞较为经济;昆明段斜井支洞角度为22°~23°,可满足现场施工需要;斜井支洞采用溜槽运输混凝土,通过优化混凝土配合比、溜槽涂抹脱模剂、安装平板震动器、先下溜砂浆、控制混凝土下溜速度、搅拌运输车二次搅拌等措施,可保证混凝土的和易性,满足衬砌混凝土浇筑质量和进度要求;昆明段输水隧洞岩性复杂,易产生较严重的涌水、突泥,隧洞施工排水对地下洞室正常施工影响至关重要。

淤泥真空脱水装置物理模型试验及优化研究

真空脱水是水利工程施工中常用的淤泥干化技术,研究真空脱水的控制技术对脱水效率的提高具有重要意义。本文采用自制小型淤泥真空脱水试验装置,对各控制参数进行系统性研究,探究滤布种类、真空压力、淤泥厚度对淤泥脱水效率的影响,该研究可为淤泥真空脱水设备的优化及应用提供思路和理论性依据。

地震荷载下预应力锚固边坡离心振动模型试验研究

预应力锚索作为边坡支护的重要技术,已经在边坡加固中得到了广泛应用,但锚固岩质边坡在地震荷载作用下的响应机制以及锚索受力变形规律还不明确。为此,开展了预应力锚固边坡离心振动模型试验,系统介绍了模型相似设计、模型设计与制作、地震荷载施加等试验关键技术,并以紫坪铺水库泄洪洞进口岩质边坡为原型,开展了简谐地震波作用下的锚固边坡离心模型试验。对试验结果进行了分析,并对该离心振动试验的主要影响因素进行了探讨。研究结果表明:地震作用下预应力锚索发挥了较强的被动支护作用,且越靠近滑面处应力应变响应越明显;边坡竖向位移与应力应变值的响应情况随地震烈度的改变产生明显变化。研究成果可为今后离心振动模型试验的开展提供参考与借鉴。