建筑材料微观结构的人工识别研究

在建筑工程结构服役的过程中,建筑材料内部不可避免地会产生缺陷,缺陷的扩展、连通会显著影响其宏观性能,甚至威胁工程安全。建筑材料结构的宏观性能与内部微观结构特征密切相关。因此,准确且定量描述微观结构特征对宏观性能的作用机理,具有十分重要的意义。文章总结了在建筑材料微观结构人工识别方面的研究成果,主要包括2个方面:(1)根据混凝土中缺陷形状特征,提出了一种简单、快捷并准确的缺陷自动识别和分离方法。基于此,可以分别统计和分析微裂纹和孔隙的扩展演化规律。(2)为了系统深入地研究混凝土中公认的“薄弱区域”——界面过渡区,开发了基于人工图像识别算法的混凝土界面过渡区微观结构识别、追踪和定量表征系统,相比传统阈值分割,该系统可更高效和准确地对微观结构演化规律进行表征。该系统可扩展应用到建筑材料微观结构定量表征的各个方面,为微观结构研究领域提供高效可靠的技术研究手段。

沙坪2级水电站闸坝基坑开挖爆破振动监测与爆破方案优化

为寻求科学的爆破控制工艺与方法,对沙坪2级水电站混凝土闸坝基坑开挖爆破振动进行了跟踪监测,对监测数据进行回归分析。结果表明,允许装药量由水平径向爆破振动控制,由此确定不同距离的最大单响药量,即当爆心距为10m和20m时,单响药量不大于4.2kg和33.2kg。在此基础上优化爆破设计,控制爆破振动危害。通过对预留岩坎爆前爆后声波检测结果对比分析,岩体纵波波速平均下降率均小于10%,说明基坑开挖爆破对预留岩坎影响甚微或未破坏。综合上述2种监测结果分析,说明开挖爆破方案较为合理,对预留岩坎的影响较小。

高温对混凝土孔隙结构改变和抗压强度降低作用的规律研究

混凝土内部的孔隙结构会显著影响其力学性能。本工作的主要目的是建立高温下孔隙结构变化和抗压强度的对应关系。将标准养护12个月的混凝土在不同温度(40℃、105℃、150℃、200℃和250℃)下干燥至恒重,并测定其抗压强度与孔隙结构。混凝土的孔隙结构通过压汞法(MIP)和氮吸附结果定量描述。结果表明:随着温度的升高,混凝土的孔隙率不断增大,孔隙结构逐渐被破坏。同时,混凝土的抗压强度随温度的升高逐渐降低。混凝土抗压强度与孔隙率的关系同Schiller提出的抗压强度-孔隙率方程符合较好,相关系数达到了0.994。因此,高温条件下,可通过Schi-ller方程定量反映混凝土抗压强度的变化。

锦屏二级闸门安装的数值计算与施工技术

根据防洪度汛要求,2011年5月底锦屏二级水电站拦河闸坝必须具备过流条件,弧形闸门施工工期紧张,鉴于传统安装程序受混凝土等强的限制,经论证后采用"先安装后锚索张拉"的弧形闸门安装技术,即:先进行弧形闸门安装,后进行预应力锚索张拉。该方案的关键是:锚索张拉后,闸墩锚固块变形是否满足工程需求及变形的调整问题。通过对预应力锚索张拉后闸墩变形进行数值计算分析,得到锚固块平行主锚索张拉方向和垂直闸墩方向的最大变形分别为2.9和3.0mm,该变形产生的影响可利用铰座的结构设计特点消除。施工中监测得到相应方向的最大变形分别为2.35和2.87mm,与计算值基本符合,证明该方案具有较强的可操作性,可为类似工程闸门的安装提供参考。

碾压混凝土坝层面抗剪断强度的人工神经网络与模糊逻辑系统预测

碾压混凝土坝层面抗剪断强度与其影响因素之间是不确定性和非线性的。该文基于人工神经网络与模糊逻辑系统方法对碾压混凝土坝层面抗剪断强度参数进行预测。将水胶比、胶凝材料含量、粉煤灰掺量、层面处理方式、层面间隔时间作为模型输入参数,抗剪断强度参数f′和c′作为输出参数,考虑室内试验和现场原位试验2种不同情况,建立人工神经网络与模糊逻辑系统预测模型。模型训练与测试结果表明:人工神经网络的预测精度优于模糊逻辑系统,室内试验的预测精度优于现场原位试验。人工神经网络与模糊逻辑系统模型预测值与试验值符合情况均较理想,可以作为层面抗剪断强度的预测方法,为混凝土层面结合性能评估提供依据。