不同微波作用模式下深部巷道砂岩的破坏行为和能量演化特征

有效破碎硬岩和预防并控制岩爆灾害是深部高地应力区施工的两个关键问题,也是确保深部工程安全高效施工的两条最重要的途径。本文以微波作用下坚硬砂岩的致裂弱化为出发点,以单次微波辐照处理的持续时间为变量,同时结合力学测试和声发射监测方法,论证了微波作用对防治岩爆灾害的可能性。结果表明,在微波作用下,坚硬砂岩的裂纹损伤应力占比从77%下降到62%;耗散能占比从6%增加到20%,基于能量的脆性指数从0.94下降到0.72;声发射监测结果表明,经微波作用后,砂岩的平静期从总时间的56.2%和59.6%大幅缩短至11.5%和8.6%。在本试验中,1 kW微波作用时长的阈值为2 min,超过该阈值时,岩石就会受到不可逆损伤。本研究可为深部高地应力区高效、安全破岩提供必要的理论支持和技术指导。

深厚覆盖层上的高闸坝整体稳定地质力学模型试验研究

丹巴水电站是目前中国在深厚覆盖层上即将开工建设的最高闸坝,拦河闸闸基础覆盖层最大厚度达127.66m,且结构及组成复杂,闸坝最大坝高38.5 m。基于闸基加固处理方案,进行地质力学模型综合法试验,研究了丹巴高闸坝整体稳定问题。研究得到了适用于丹巴闸坝基础覆盖层和置换层的变温相似材料,揭示出丹巴闸坝变位分布特征、发展过程,以及闸坝基础失稳破坏特征和机理,评价了丹巴闸坝整体稳定安全性。

双江口水电站工程地质三维可视化分析与应用

大渡河流域双江口水电站坝区工程地质条件复杂、地质信息众多,对工程勘探、设计及施工建设等带来了极大困难。为解决此类复杂的工程与地质问题,实现复杂地质体可视化,利用地质勘探信息建立三维地质模型,并基于纹理映射、碰撞检测、射线检测等可视化交互技术,实现三维地质的三维空间关系分析、虚拟钻孔分析及任意断面的实时剖切。研究和实践表明该方法可实现三维地质模型与现实地质体的有效信息链接和可视化交互分析,为工程地质分析、地质预测等提供基础,可有效提高工程勘探、设计与施工的信息化管理水平和效率。

高土石坝心墙砾石土料自动掺合系统研究

针对平铺立采传统工艺存在自动化水平及生产效率低、掺合场地大且经济效益差等问题,为提升高土石坝心墙砾石土料掺合质量和效果,借鉴水泥生产掺合理论和工艺,依托坝高312 m的双江口水电站砾石土心墙堆石坝工程,全面研究了心墙砾石土料自动化掺合理论、掺合装置、配料及计量系统,提出了采用犁式搅拌装置的卧式强力掺合机进行掺合的设计依据和参数,以及掺合系统精准计量方式和装置参数。通过三维模拟计算分析可知:掺合系统生产能力为1 080 t/h,掺和次数可达4次,土料计量精度可控制在0.5%以内,砾石料计量精度可控制在1%以内,掺合效果达到预期目标,满足设计要求。该研究首次在水电行业提出了土石坝砾石土心墙料自动掺合理论和相关装置设计参数,为300 m级高土石坝心墙砾石土料自动掺合奠定了理论和技术基础,其成果可供其他类似工程参考借鉴。

类土质高边坡开挖效应的离心模型试验及数值模拟研究

高边坡在开挖过程中具有明显的开挖效应。采用离心模型试验及快速拉格朗日元数值模拟方法对花岗岩全～强风化而成的类土质高边坡的开挖效应进行研究。离心模型试验采用福建省漳(州)龙(岩)高速公路和溪段一边坡原状土样削制而成;数值模拟中采用程序内置的遍布裂缝模型建模。两种研究结果均显示,各级边坡的开挖会对已开挖坡面及未开挖坡面、坡脚产生明显的附加位移和附加不平衡力,有时,这种附加不平衡力会很大,达到原剩余不平衡力的1倍以上,使本已达到平衡的边坡产生新的失稳,这将影响已施工边坡支护工程的稳定性及边坡整体的稳定性。应在边坡工程设计中充分考虑这种边坡开挖效应,使支挡结构的承载能力可以满足多级边坡开挖形成的附加应力要求。

含水量对土质路堑高边坡变形特性影响的离心模型研究

通过对土质路堑高边坡变形特性的离心模型试验,研究了多级边坡的水平变形S(坡体位移)与水平虚拟力P(人为控制坡体变形而产生的力)之间的关系以及含水量对这种关系的影响规律;同时也研究了在多级边坡的施工卸载过程中,下级开挖面对上级坡面的影响关系以及含水量对这种关系的影响规律。试验表明,路堑边坡开挖卸载将产生显著的坡面变形;每级坡面的最终位移都是由自身卸载时释放的位移(约占70%)和下级坡面卸载对它的影响位移(约占30%)两部分构成。其成果对土质路堑高边坡的设计施工有较大的参考价值。

高陡岩质料场边坡稳定性与支护设计研究

水电站料场高边坡具有高度大、坡度陡、卸荷速度快等特点,因多按临时边坡进行设计,故施工期变形破坏事例频发。基于这一现状,依托瀑布沟水电站两岩质料场边坡,通过两年多跟踪施工过程的支护设计工作,总结出一套操作性强的料场高边坡稳定性及支护设计方法。针对料场边坡存在的受软弱结构面控制的边坡整体稳定性、浅表层块体稳定性、碎裂岩体稳定性三种工程地质问题,在跟踪施工过程开展岩体结构调查的基础上,按照先整体后局部的稳定性评价思路,开展高边坡稳定性评价。施工期动态支护设计按照＂保证整体稳定,控制局部变形,顾全潜在失稳区域＂的理念,通过定性评价确定不稳定区域并优先设计提交施工;针对施工中最易出现的块体变形和碎裂岩体变形,建立了合理的支护设计原则和严格的施工规定;对稳定性差、施工风险高、支护造价大的潜在不稳定区域,应及时地调整开挖方案,减少工程造价。实践表明,这套方法保证了料场高边坡的快速施工安全,减少了工程投资。

高寒高海拔地区堆石坝心墙沥青混凝土碾压试验研究

为研究沥青混凝土在高寒高海拔地区堆石坝心墙中应用及施工的可行性,以及沥青混凝土配合比设计的合理性,分析了西藏结巴水库沥青混凝土碾压试验过程中各种物理及力学性能的试验检测数据,提出了合理的施工工艺流程和碾压参数,确定了骨料、沥青以及沥青混合料在不同工况下的温度控制要求。结果表明:在高寒高海拔地区,现有沥青混凝土拌和系统及其他施工机械设备在加强维护和有效调度的情况下,可满足工程连续施工的要求;推荐沥青混合料摊铺厚度为30 cm,碾压机具为2.6 t振动平碾,振动碾行车速度为1.5~2.0 km/h。研究成果可为高寒高海拔地区碾压式沥青混凝土心墙快速施工提供技术支撑。

双江口水电站智能地下工程系统建设方案研究

智慧工程对我国工程建设将产生十分重大的影响。结合双江口水电站工程特点和实际情况,基于智慧工程基本概念、建设目标和体系架构,研究了智能地下工程系统建设方案,该方案涵盖基础网络、通用系统、专用系统、地下工程数据中心、工程管控平台、决策会商平台等内容;介绍了双江口水电站智能地下工程系统建设进展情况及成果;展望了智慧工程未来的发展前景。

基于智慧工程理念的水电工程建设管理浅析

智慧工程是以全生命周期管理、全方位风险预判、全要素智能调控为目标,将信息技术与工程管理深度融合,通过打造工程数据中心、工程管控平台和决策指挥平台,实现以数据驱动的自动感知、自动预判、自主决策的柔性组织形态和新型工程管理模式。与其他智慧建设和数字化、智能化应用相比,智慧工程具有更加注重风险防控、更加注重人的因素、更加注重管理变革以及更加注重全面推进的特征。

土质路堑高边坡变形特性的离心模型试验研究

通过离心模型试验揭示了土质路堑高边坡在开挖卸载过程中的变形特性及坡体应力变化特点,分析了土质路堑高边坡土体参数(密实度、含水量)变化对坡体变形特性和虚拟力(人为控制坡面变形而产生的力)的影响,以及两者之间的关系;讨论了在坡体的开挖卸载过程中,正在开挖卸载的坡面对上、下坡面的影响(通过坡面的变形及虚拟力的变化反映出来)规律。试验结果表明,坡体含水量的增加和密实度的减小均会改变坡体的应力状态,增大边坡侧向位移,降低边坡的稳定性。

轻烧MgO膨胀剂对水工混凝土耐久性能的影响

文章研究了外掺轻烧MgO膨胀剂对C25水工混凝土的抗水渗透性能、抗氯离子渗透性能、抗冻性能和抗碳化性能的影响,探讨了轻烧MgO膨胀剂的掺量及水化活性值对C25水工混凝土耐久性能的影响。结果表明:轻烧MgO膨胀剂在外掺6%范围内,随着掺量增加,C25混凝土的抗渗性能、抗碳化能力提升;MgO水化活性值越低,混凝土的碳化深度越低;150次冻融循环内,外掺6%以内轻烧MgO膨胀剂对抗冻性无明显影响。外掺6%以内轻烧MgO膨胀剂对水工混凝土耐久性具有改善作用。

坡高对高边坡变形影响的离心模型研究

通过离心模型试验,揭示了土质路堑高边坡在开挖卸载过程中的变形特性及坡体应力的变化特点,分析了土质路堑高边坡坡高变化对坡体变形特性和虚拟力的影响及两者之间关系,讨论了坡体开挖卸载过程中,正开挖卸载坡面对上下坡面的影响规律。结果表明,坡高增加会改变坡体的应力状态,增大边坡侧向位移,降低边坡稳定性。

瀑布沟高堆石坝基础防渗墙监测数据分析

瀑布沟心墙堆石坝是我国目前已建采用宽级配砾石土作为心墙坝防渗料的最高心墙堆石坝。堆石坝坝基为深厚河床覆盖层,最大深度达78 m。坝基覆盖层采用各厚1.2 m的全封闭式混凝土防渗墙防渗。介绍了瀑布沟大坝防渗墙安全监测的情况。监测结果表明,大坝防渗墙工程施工质量优良,性能良好,满足设计要求。瀑布沟堆石坝防渗工程的成功建设把我国防渗墙施工水平提升到了一个新的高度,对今后防渗墙设计与施工具有重大意义。

基于智慧工程理念的双江口水电站智能地下工程系统建设探索

随着智慧产业的不断深化发展,智慧工程建设将对我国水电行业的发展产生深远而重大的影响。结合双江口水电站工程特点,基于智慧工程基本概念和总体架构,研究了双江口水电站智能地下工程业务系统;分析了地下工程数据中心与决策会商中心,以及施工资源实时定位监控、快速高精度测量与计量管理、埋管埋件统计及管理、混凝土生产浇筑监控与管理、施工环境监控预警与决策分析、洞室群施工仿真及进度管理、爆破安全控制与微震监测成果集成管理、围岩监测与稳定分析动态反馈分析成果集成管理等模块;介绍了双江口水电站智能地下工程系统建设进展情况。智能地下工程系统将为双江口水电站优质、高效建设奠定基础。

双江口水电站智能大坝系统建设探索

以云计算、大数据、物联网与人工智能理论为代表的新一代信息技术的快速发展与智慧产业向水利水电工程的不断渗透,为我国水电工程建设的智慧化管理指明了发展方向。结合双江口水电站工程特点,基于智慧工程基本概念和体系架构,介绍了双江口水电站智能大坝系统建设进展。分析了大坝工程施工进度智能管控、施工质量智能管控、灌浆过程智能管控、预警反馈决策支持中心以及工程信息综合展示等系统功能模块的建设目的和具体实施方案。智能大坝工程系统将为双江口水电站优质、高效建设奠定基础。

有机成膜型养护剂在混凝土中的应用研究

文章研究了有机成膜型混凝土养护剂的有效保水率和抗压强度比,同时测试了养护剂对混凝土干燥收缩、碳化深度和氯离子扩散系数的影响。结果表明:有机成膜型养护剂的有效保水率在80%以上,抗压强度比达95%以上。对C30和C50混凝土,有机成膜型养护剂可降低28d干燥收缩约20%,降低28d碳化深度80%左右,同时可使28d氯离子扩散系数降低25%以上。有机成膜型混凝土养护剂可有效抑制水分蒸发,提高混凝土耐久性。

双江口高堆石坝坝料流变特性及三维有限元分析

300 m级高堆石坝的流变变形不可忽略。对最大坝高达到312 m的双江口心墙堆石坝上下游坝壳料进行了流变试验,发展和完善了计算流变变形的数学模型并整理了相关计算参数,采用三维有限元方法分析了流变对大坝变形的影响。结果表明:(1)坝料流变引起的广义剪应变随应力水平的增加而增加,引起的体积应变增量随围压的增加而增加,亦随应力水平的增加而增加;(2)流变引起的变形增量在填筑与蓄水期为自上下游两侧向心墙方向挤压,而在运行期则是由心墙向上下游两侧挤压;(3)考虑流变变形后蓄水期坝体最大沉降增加约22%,而运行期的流变变形相对较小。

无人机航摄技术在双江口水电站智慧工程建设中的应用

工程建设智慧化管理是我国水电行业的发展方向,高精度的空间数据采集是实现智慧工程建设的重要基础。基于世界第一高坝——双江口水电站施工区与库区地形地貌三维数字航摄成果,结合智慧工程理论及双江口智慧工程实践,探讨了无人机航摄技术在水电工程施工进度、工程计量、环水保管理、地质灾害预警以及综合会商决策支持中的应用。

300 m级心墙堆石坝与地下厂房洞室群渗流分析与控制

渗流分析与控制对高心墙堆石坝工程安全至关重要。双江口水电站心墙堆石坝最大坝高314 m,地下厂房洞室群规模巨大,工程厂坝区的水文地质条件复杂。采用4种有限元法进行渗流计算分析和渗流控制方案研究,反演得到天然渗流场边界水位和材料渗透参数,建立4套有限元计算模型,计算分析运行期不同方案下渗流场分布、渗透坡降和渗流量,研究渗流控制方案的可行性和合理性,为双江口水电站工程安全运行奠定了基础。