基于低场核磁共振技术PVC-P土工膜细观渗透机理研究

PVC-P土工膜的防渗性能是膜防渗结构乃至工程安全运行的关键。为避免传统上用渗透系数表征其渗透性能的弊端,运用多组渗透压力下土工膜垂直渗透试验数据和基于低场核磁共振技术获取的孔隙度,构建了渗透流量-孔隙度数学模型,结合孔隙和孔径动态分布探讨了用孔隙度评价其垂直渗透性能的适用性。结果表明:以1H原子为探针的低场核磁共振技术能够准确量测膜内孔隙和孔径分布;依据T2特征谱弛豫时间划分的微孔隙、中孔隙和大孔隙的占比以及孔隙范围内孔径的萎缩或发育是孔隙度变化的根本原因;孔隙度与渗透流量关联性较强,利用量测的饱和PVC-P土工膜孔隙度和构建的模型能够准确预测渗透流量。研究成果表明基于低场核磁共振技术测得的孔隙度可用于PVC-P土工膜防渗性能评价。

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。

FLAC^(3D)在某水电站滑坡体稳定计算中的应用

以某水电站左岸滑坡体为例,运用FLAC3D建立三维模型,在水库校核洪水位工况及库水位由校核洪水位突降至设计洪水位工况下进行了分析计算,对崩滑体的变形和塑性状态做了定量分析,并得出了崩滑体稳定性评价结论。

小型土石坝下游坡墙式结构稳定性分析

针对下游坡墙组合结构小型土石坝安全稳定问题,现行规范理论将挡土墙视为坝体结构的一部分评价结构稳定性,具有一定的局限性,且由于获取相对刚性的干砌石挡墙抗剪强度指标难度较大,工程上常选用经验值。为准确评价组合结构的稳定,厘清坡墙组合结构失稳的主要影响因素,视坝体和干砌石挡墙为独立结构,采用Geo-Studio有限元软件首先选用Morgenstern-Price法分析了正常运行工况下游坝坡稳定性,然后依据孔隙水压力分布和坝体与挡土墙接触面处x向应力与高程分布曲线,得到接触面上作用荷载进而计算得到了抗滑和抗倾覆稳定安全系数,综合坝坡和挡土墙稳定分析成果,明确了导致坡墙整体结构失稳的主要原因。分析成果表明挡土墙与坝体高度比、下游坝坡坡比是影响组合结构稳定的主要因素,提出了运用边坡和挡土墙稳定系数曲线交汇法评定最优设计参数。

亭子口碾压混凝土围堰温控方法研究

碾压混凝土坝采用通仓连续薄层碾压方式施工,坝内散热较慢,温升高,容易引起较大的温度应力。本文通过对亭子口碾压混凝土纵向围堰温度场仿真计算,既对围堰温控设计提供合理的依据,也为后期大坝施工中温控设计提供参考。

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。

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。

基于改进粒子群算法的土石坝动力参数反演研究

【目的】针对现有土石坝本构模型参数较多,参数反演分析工作量大,且在动力参数反演模型算法中存在的智能算法容易陷入局部极值、神经网络计算精度依赖于样本的训练效率、反演参数精度低等问题,【方法】基于正交试验法,以坝体顺河向、坝轴向和竖直向三向加速度反应作为试验指标,对紫坪铺面板堆石坝进行动力本构模型参数的敏感性分析,定量分析各参数对坝体加速度分布的敏感性,为土石坝动力有限元分析时空间赋值模型参数的选择以及后续反演分析提供依据。将粒子群算法与云理论中的正向高斯云算法相结合,通过高斯云模型对陷入局部最优的粒子进行变异操作,以避免算法早熟收敛的问题,并利用地震实测响应信息对坝料动力参数进行反演。【结果】结果表明:紫坪铺面板堆石坝的坝料动力参数中k2、n、λmax是对坝体加速度反应敏感性最强的3个参数,基于反演参数对坝体进行动力分析结果与实际地震响应较为吻合,三个方向的最大绝对加速度均发生在坝顶中部附近,在坝轴向最为剧烈,顺河向次之,而竖直向反应最弱。【结论】通过定量分析参数敏感性以确定待反演参数,可在保证计算精度的前提下提高计算效率;通过验证分析可知,反演模型计算的动力参数能够较为准确地反映土体的动力特性,可满足实际工程精度要求;所提出的动力参数反演方法以及有关动力响应分析规律,可为土石坝工程动力参数的确定与大坝安全鉴定提供技术借鉴。

土工膜单向拉伸力学评价方法试验研究

针对土工合成材料轴向拉伸试验结果分析方法对力学特性真实性的影响,分别开展聚氯乙烯(PVC)土工膜和高密度聚乙烯(HDPE)土工膜材料的力学特性研究,获取两种材料在两种不同分析方法下的关系曲线,并对比两种分析方法下材料抗拉指标的误差。结果表明,考虑厚度变化的真应力应变分析方法所得试验曲线能更真实地反映材料拉伸变形过程;在材料不同时,两种分析方法下材料模量误差也截然不同,但真应力应变曲线变化规律相较于规范方法更具一致性,能更真实地评价材料适应荷载变形的能力。

基于FLAC^(3D)万家口子水电站滑坡体三维模型计算分析

FLAC3D基于差分格式的三维快速拉格朗日分析程序,能很好地模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时发生的破坏或塑性流动的力学行为,特别适用于分析渐进破坏和失稳以及模拟大变形。根据万家口子水电站左岸滑坡体的地质特性,运用FLAC3D建立计算模型,并在自重及自重+地震荷载种天然工况下进行三维稳定分析计算,验证了计算模型的合理性,并为进一步库水位突变工况数值模拟计算提供可靠依据。

烤烟节水灌溉模式评价

在江苏省南京市蔬菜花卉研究所引入统计学领域的投影寻踪分类模型,对烤烟节水灌溉不同模式进行筛选和评价。结果表明:灌溉水量并非越大越好,合理的水肥参数更容易获得较高的产量和水分生产效率;模型计算所得T5处理投影值最大,最优灌溉模式为T5(灌水总量4 000 m3/hm2),产量与旺长期最大LAI分别为3 155.62 kg/hm2和5.32,处于6个处理中的最高水平,T5处理水分生产效率为0.79 kg/m3,处于6个处理的中上水平;仅次于T5的灌溉模式为T6,特别干旱地区,也可采用T6灌溉模式。

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。

《水利水电工程概论》课程教学改革的思考

具有知识点宽泛、概念抽象等特点的《水利水电工程概论》课程是我校低年级工科学生的专业基础课程,近年来教研组为提高教学质量,课程教学改革探索工作从未间断。作者梳理了目前该课程教学改革阶段性成果,针对现阶段存在的教学问题,分别从强化重难点教学、融合传统与现代教学方式、课程考核、理论教学与水工实验模型观摩相结合等方面提出了改善性探讨方案,有针对性提高教学质量。

PVC土工膜双向拉伸试样优化研究

目前PVC土工膜双向拉伸力学特性试验研究主要采用普通十字型试样,其四肢为矩形,夹角处采用圆弧过渡,试样破坏时,中心区域可测得的最大真应变约为30%,远小于PVC土工膜在双向拉伸条件下能够达到的最大应变。为了获得更加完整的PVC土工膜双向拉伸应力–应变曲线,在原普通十字型双向拉伸试样的基础上,通过数值分析和试验验证相结合的方法对试样形状及尺寸进行了进一步优化,确定了加固哑铃型试样型式,并通过细部优化得到了该试样的具体尺寸参数;试验验证表明,该试样具有应力传递效果好、应力集中程度低、中心区(薄圆)应力值大且分布均匀的特点,试样破坏时测得中心区最大真应变达到100.4%,能够满足PVC土工膜双向拉伸力学特性试验研究的要求。

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。

基于GPR-ARIMA-GA模型的高粘土心墙堆石坝参数反演分析

以某粘土心墙坝为例,提出了基于GPR-ARIMA-GA模型结合有限单元法反演高粘土心墙堆石坝材料参数的方法,利用高斯过程回归非线性模型(GPR)来表征材料参数与坝体沉降量之间非线性关系,从而在搜寻真实坝体材料参数时减少了有限元程序样本计算次数,提高了反演效率;为进一步提高GPR拟合精度,提出应用ARIMA模型对拟合误差进行修正;在构建GPR-ARIMA模型过程中,采用遗传算法(GA)来优化GPR模型超参数;在建立GPR-ARIMA模型后,二次应用GA全局搜索坝体材料参数的真实值。实例应用结果表明,该方法极大地减少了有限元程序计算量,且能够准确、快速搜索得到坝体真实材料参数,将最优材料参数代入有限元程序计算得到沉降量与实测值较为接近,验证了该方法可行、有效。

面膜堆石坝焊接施工土工膜形变特性研究

针对土工膜经向与纬向焊缝处粗糙不平、局部褶皱影响焊接质量问题,选用热机械分析仪对HDPE/PE/PVC 3种土工膜展开热力学形变-温度规律试验性研究,采用试验与理论分析相结合的研究方法,揭示了焊接施工土工膜形变特性。试验成果分析认为经/纬向形变差异是主要原因,生产工艺流程中土工膜温度应力历史和分子结构取向是问题的本质原因,将样品充分熔融并在无约束条件下自然冷却成型,然后取样进行形变-温度试验,试验成果验证了理论分析的合理性。笔者根据研究成果提出改进生产工艺避免分子结构取向、合理控制冷却温度速率梯度方法,以及适当增大经纬向之间焊接搭接宽度以抵消因两者热力学形变特性迥异产生的差异形变量。

基于低场核磁共振技术变形状态下PVC膜孔隙特征研究

针对PVC土工膜变形状态下渗透特性问题,运用土工合成材料拉伸试验仪、真空加压饱和装置和低场核磁共振仪展开了80%~125%延伸率饱水状态下孔隙变化规律研究,根据低场核磁试验T;特征谱得出延伸率与试验内部自由水含量之间的变化规律,进一步分析得出试样内部孔隙与延伸率之间正相关;PVC膜内部孔隙的孔径范围大部分孔径集中在0.10~0.14μm,远大于水分子直径(0.40 nm)。PVC膜内孔隙增加使得PVC膜抗渗性能衰减,即拉伸变形延伸率越大,抗渗性能越低,研究成果为后续土工膜渗透机理的研究与工程应用提供了依据。

基于低场核磁共振技术面膜堆石坝中PVC膜渗透机理

为探究渗透压力作用下PVC土工膜内水分的演变规律,开展了不同渗透压力下材料渗透特性试验,利用低场核磁共振技术以~1H为探针分析了渗透压力由1.0 MPa增至1.8 MPa过程中膜内水分相态及其分布特征,构建了渗透压力与低场核磁总信号幅值、渗漏量的关系及核磁总信号幅值与渗漏量的关系曲线。试验结果表明,渗漏量与低场核磁共振测得的首点信号相关性强,低场核磁共振技术成果可支撑PVC膜渗透机理分析;膜内水分含量和微小孔隙在渗透压力不大于1.5 MPa和大于1.7 MPa时,随渗透压力增大而发育,1.6 MPa时出现萎缩。PVC膜内孔径变化与渗透压力和内部微观结构形态有关,可通过改善膜内微观结构形态提高材料防渗性能,研究结果对面膜堆石坝防渗选材具有一定的指导意义。

FD420A型叉车负荷传感全液压转向系统及转向机构的优化设计

在我厂最新开发的 FD420A 型集装箱叉车的转向装置中,我们采用了负荷传感全液压转向系统,并对转向机构进行计算机仿真优化设计,使转向机构更加合理,转向平稳、可靠,并且节约能源。下面分别进行论述:一、负荷传感全液压转向系统(见图1)该系统组成如图1所示,主要由四部分构成: