高面板堆石坝变形时变参数解耦反分析

如何充分利用大坝安全监测大数据,解析堆石体材料物理力学参数的演化特征,是保障堆石坝数值模拟精度,实现安全性态准确评估的重要前提.基于大坝监测数据,融合关键参数提取、典型时段区划、多目标函数及其代理模型构建、瞬时-蠕变参数互馈解耦,提出了高面板堆石坝材料时变参数解耦反演分析方法.三板溪大坝参数反演分析表明,该方法反演最大相对误差小于5%,精度良好;通过时变参数经验公式构建与时变特性分析,揭示了堆石体邓肯-张E-B模型弹性模量系数Ke和体积模量系数Kb均呈随时间单调小幅增长且逐渐趋于平稳的时变规律.

大坝小流量渗流量仪的应用研究及完善升级

为解决大坝小于1 L/s渗流量主要依靠人工测量的问题,采购了一款大坝小流量自动监测渗流量仪。经安装应用,发现仪器存在测量后排水不便收集、传输距离较短、结构较为复杂等一些问题。对仪器进行了完善升级,通过测量与引流分离结构设计,解决了原仪器排水口随测量容器旋转,造成排水不便收集的问题;通过密封件的设计,增加了仪器的传输距离,减少了现场模块数量,降低了现场安装使用成本;去掉了一些轴承装置和支撑固定部件,简化了仪器结构,降低了生产成本;通过增加引流装置和液位开关起始计时位置设计,进一步提高了仪器的测量精度。对完善后的仪器进行了厂内性能测试、现场人工比对和现场试运行,试验数据表明,通过仪器完善升级,方便了排水收集、增加了传输距离、简化了仪器结构,同时还提高了仪器的测量精度,具有更广的应用前景。

考虑渗滤效应的全风化花岗岩体脉动注浆扩散规律

脉动注浆作为深厚覆盖层防渗加固处理的新工艺,尽管已得到一定应用,但脉动压力作用下相应浆液的扩散规律尚不明确。基于脉动注浆理论模型,推导了脉动注浆浆液扩散运移解析方程;采用数值模拟构造脉动周期压力变化模型,依托COMSOL多物理场耦合平台结合MATLAB,开发了考虑渗滤效应的脉动注浆扩散数值模拟程序,模拟脉动注浆的“浆-土”耦合作用过程;并通过自设计的脉动和稳压注浆模拟试验装置,对比脉动注浆与稳压注浆的浆液扩散差异;通过以上方法的相互验证,揭示了颗粒悬浮液流体在脉动压力作用下于全风化花岗岩体的扩散基本规律。研究结果表明:在全风化花岗岩体中,稳压注浆容易劈裂形成浆脉,扩散渗滤范围小,浆液扩散不可控;脉动压力控制下浆液的扩散可以形成有效的加固圈和浆泡,渗滤范围广;理论计算、室内试验、数值模拟所得浆液扩散运移距离一致,上下限误差均在合理范围之内,建立的数值模型和推导的理论公式较好地描述了脉动压力控制下浆液扩散过程和分布。研究成果可为脉动注浆防渗加固、数值模拟及工程实践提供较强的指导意义。

粘土水泥系列浆材流变性能研究

粘土水泥系列浆材性能优越,价格低廉,可广泛应用于库堤防渗、灌浆加固、溶洞充填、垃圾填埋防护等工程中,其流变性能对灌浆施工及防渗加固效果的影响不可忽视。利用Brookfield+R/S流变仪系统研究粘土水泥系列浆材的流变性能,包括流变模型、粘度时变性和触变性,进而根据其各自流变性能分析其适用范围。结果表明:粘土水泥浆材的流变性能与水固比及粘土掺量有关,其初始粘度较普通水泥浆大,扩散范围可控,在大空隙多孔地层使用适宜配比的粘土水泥浆材进行防渗灌浆,可很好地解决跑浆、串浆的问题,提高灌浆效益;粘土水泥膏浆的流变性能主要与固化剂掺量有关,其初始屈服应力及粘度大,具有良好的抗水流冲释性能,可用于地下动水条件下的防渗堵漏;粘土水泥砂膏浆流变性能与固化剂掺量和砂灰比有关,添加砂料后,初始屈服应力及粘度更大,不易流失,可作为溶洞填充材料,节约工程成本,是耗浆量大的地质条件防渗的优选灌浆材料。

适于富水岩溶大孔隙地层防渗加固的水泥砂膏浆

富水岩溶大孔隙地层灌浆是基础处理的一个难题,地层的充填、防渗以及加固要求高,以往常采用砂浆或水泥膏浆进行处理,存在砂浆抗水冲释性能差及水泥膏浆可控性弱、浆液浪费严重等不足。基于膏浆良好的可控性、抗冲释性及砂浆的骨架和填充加固作用等优势,通过大样本长周期室内试验,研制了一种可用于富水岩溶大孔隙地层灌浆充填的新型可控水泥砂膏浆材料。研究表明:水泥砂膏浆与水泥膏浆及砂浆相比,浆液析水率降低至0%～3%;流动度最低可达到10～20 cm,凝结时间在2～30 min内可控可调,浆材具有较高的黏度和初始屈服应力;在流速为0. 4～0. 6 m/s时,浆材抗水流冲释后的留存率达到85%;浆材的结石率近100%,28 d的抗压强度达到10 MPa左右;浆材成本与普通水泥膏浆相当,且具有环保等方面的社会效益。通过实际工程应用,水泥砂膏浆是富水岩溶大孔隙地层防渗加固的优选材料,但在应用时注意可泵性。

全风化花岗岩地层可灌性浆材试验研究

基于云南红河州区域全风化花岗岩地层可灌性分析,研究配制湿磨黏土水泥浆材,进行超细水泥、湿磨细水泥和湿磨黏土水泥在不同灌浆工艺下的室内对比试验,验证浆材可灌性能,得到云南红河州全风化花岗岩地层可灌性材料等级划分表。研究结果表明:原浆比重1.15,1.20,水固比0.6,1.0及1.2的湿磨黏土水泥浆材,平均粒径为4.5μm;析水率为0%~2%,稳定性好;凝结时间及流动度随水固比均在一定范围内可调;结石体28 d抗压强度可达5.0~21.7 MPa,满足一般灌浆加固要求。研究成果对指导现场施工及类似工程具有应用价值。

五强溪水电站大坝变形预测模型研究

基于逐步回归法、偏最小二乘回归法和长短期记忆(LSTM)循环神经网络,构建了五强溪水电站大坝变形预测模型。采用拉伊特准则确定可靠的监测数据,基于可靠的监测数据,构建考虑水压、温度、时效因素的混凝土重力坝变形预测逐步回归和偏最小二乘回归模型,根据五强溪大坝坝顶J23测点2006年~2020年的监测资料获得该测点的沉陷曲线逐步回归和偏最小二乘回归预测模型。根据数值试验,选定的LSTM模型包括2个LSTM层,激活函数采用整流线性单元函数,输入序列长度为20。训练集数据取2006年~2017年的监测值,2018年~2020年的监测数据作为测试集数据。采用随机搜索对LSTM循环神经网络的超参数进行优化。比较3种模型结果可知:3种模型在沉降曲线的预测效果均较好;偏最小二乘回归法能合理地解释各分量;训练数据足够时,LSTM循环神经网络的预测精度非常高;采用偏最小二乘法回归模型或LSTM模型预测J23测点变形更为妥当。

适用于碾压混凝土坝层间缝处理的新材料

碾压混凝土坝受各类因素影响,层间结合部位易出现裂缝缺陷,导致大坝存在强度不够、长期渗漏等问题。研究推出水泥+水玻璃快凝型、水泥+单组分聚氨酯+水玻璃防渗型、水泥+环氧+水玻璃渗固型三种适用于碾压混凝土层间缝各阶段灌浆处理的混合浆液。结果表明,三种混合浆液室内性能试验均满足碾压混凝土坝层间缝防渗加固的技术性能要求,且可灌性好。现场灌浆试验在初、中、后期变换三种组合浆液,能有效提高碾压混凝土坝密实完整性、坝体强度及抗渗等级。

大坝变形监控指标计算方法的分析与评价

大坝变形安全监控指标拟定是大坝安全监测自动化、数字化、智能化建设的一项基本内容。对大坝变形监控指标计算方法的原理、计算过程、适用条件进行了系统的分析,对大坝变形监控指标拟定提供了指导,该方法已成功应用于某电站工程。