冻融作用下复合相变材料改良黄土力学特性研究及机理分析

为降低冻融作用对黄土力学性能的劣化影响,基于相变材料的温度调控功能,提出了一种采用膨胀石墨-正十四烷复合相变材料(EG-C_(14))改良黄土的方法。以兰州黄土为研究对象,开展典型冻融循环后不同EG-C_(14)掺入比黄土试样的体积变形试验、力学性能试验和微观结构试验,探究冻融作用下不同EG-C_(14)掺量对黄土力学性能的影响规律及改良机理。试验结果表明:EG-C_(14)减缓了冻融循环过程中土体内部的温度变化,进而有效抑制了土体的胀缩变形;同时,EG-C_(14)降低了冻融循环对土体微观结构的损伤,与素黄土相比,多次冻融循环后改良土体内部的支架孔隙明显减少,颗粒骨架也更为密实,进而增强了土体的力学性能;此外,EG-C_(14)改良黄土的力学性能随EG-C_(14)掺量的增加先增大然后逐渐趋于稳定,且掺量为4%时改良效果最佳。

基于T-S模糊故障树的寒区水库大坝冻害风险分析

由于运营环境恶劣,寒区水库大坝会面临冰冻灾害频发且致灾因素众多等问题,严重影响大坝稳定运营,增大了安全风险隐患,并增加了整治维修成本。为有效预防大坝冻害发生,提升大坝风险管理水平,提出了一种基于T-S模糊故障树理论的寒区水库大坝冻害风险分析方法。以坝体不均匀变形、坝体渗漏加剧、面板冻害破坏为下级事件建立了T-S模糊故障树;同时通过底事件重要度计算对主要致险因素进行了分析;并将冻胀力学分析与T-S模糊故障树相结合,对红旗泡水库大坝面临的冻害风险进行了计算分析。研究发现诱发大坝冻害的主要风险因素包括反复冻融作用,库区水位波动、冰层堆积与风浪侵蚀,面板与坝体填筑质量缺陷和坝体防渗及保温措施不足等;同时,发现红旗泡水库大坝发生冻害风险的可能性较高,应进行风险排查与处理。应用结果表明,所提出的方法能科学合理地分析大坝冻害风险并确定关键致险因子,可为寒区水库大坝的冻害风险的识别、管理与决策提供技术支持,进而为大坝设计、施工、运营维护及冻害防治提供参考依据。