基于FOA-RF算法的心墙砾石土压实质量预测模型

针对随机森林(RF)算法预测心墙砾石土压实质量存在决策树数量选取缺乏深入研究和忽视P0.075质量分数对压实质量影响的问题,提出了一种基于果蝇优化(FOA)算法的随机森林算法(FOA-RF算法),并构建了基于FOA-RF算法的心墙砾石土压实质量预测模型(FOA-RF模型)。该模型一方面通过对料源参数和干密度进行相关性分析,新增了P0.075质量分数作为模型的输入参数;另一方面利用FOA算法对随机森林进行优化,解决了RF算法难以取得决策树数量最优解、没有同时考虑决策树数量与随机特征数影响的问题。以西南某在建砾石土心墙堆石坝工程为例,分别应用基于传统RF、BP神经网络、多元线性回归的预测模型和FOA-RF模型进行压实质量预测。结果表明,FOA-RF模型在预测精度上具有优越性,并基于该模型开发压实质量预测模块,将该模块嵌入碾压质量实时监控系统中可实现压实质量的实时预测。

施工参数对心墙砾石土渗透系数影响研究

渗流特性对心墙堆石坝的安全性和稳定性具有显著影响,为分析施工参数对心墙砾石土渗透系数的影响,以某水利工程为研究对象,基于鲸鱼优化算法,构建渗透系数预测模型,研究碾压参数对渗透系数的影响。结果表明:考虑碾压参数的渗透系数预测值与实测值间的差值较小,碾压参数对心墙砾石土渗透系数的影响较大,为提高预测结果的准确性,应考虑碾压施工参数对渗透系数的影响。考虑碾压参数对心墙砾石土渗透系数进行预测更符合实际情况,预测结果更加准确。

基于附加质量理论模型的心墙砾石土密实度求解

坝料密实度控制是土石坝心墙填筑质量控制的关键性指标,当前中国西南地区高坝心墙料普遍采用砾石土或掺粒土,传统坑测法测试密实度耗时耗力,而附加质量法目前主要用于堆石料密实度检测,对于心墙料还较少应用。基于附加质量理论模型,提出了一种新的数字量板构建方法。首先基于堆石体上每个测点的测试参数,通过公式计算建立密实度和测试参数的对等关系,得到理论量板;然后通过构建参数对等图制作了两种不同的量板。通过对砾石土心墙坝料密实度进行计算并和坑测法结果对比,验证了此方法的有效性。新的方法计算简便,参数对等灵活,与之前的数字量板相比,具有量板容易扩展、测试范围更广等优点。

基于有限元法的心墙砾石土压实特性分析

采用有限元法将凸块碾与砾石土作为耦合体系来研究心墙砾石土的压实特性,为心墙砾石土压实特性研究提供了新的思路。首先利用有限元软件ABAQUS构建"凸块碾-砾石土"三维有限元模型,以模拟心墙砾石土碾压的整个过程;其次通过模拟结果与实测结果对比,证明了该模型的可靠性;最后从砾石土沉降量、竖向应力幅值、密度等方面研究砾石土压实特性并分析砾石土竖向应力幅值的分布特性,为控制心墙砾石土的压实质量提供科学的理论依据。

考虑施工参数影响的心墙砾石土渗透系数预测方法

针对当前心墙砾石土渗透系数预测研究仅考虑料源参数,而少数考虑了施工质量的单一预测模型存在预测误差大、数据特征获取不全面的问题,构建了综合考虑施工质量和料源参数的BPNN-WOA-SVM渗透系数组合预测模型。该模型通过引入鲸鱼优化算法(WOA)解决支持向量机(SVM)参数选择困难的问题,通过最大信息熵原理综合了BP神经网络(BPNN)较强的自适应能力以及鲸鱼优化支持向量机算法(WOA-SVM)良好的回归性能、适用小样本的优点。工程实例应用表明,构建的组合预测模型与单一预测模型相比,降低了均方误差、平均绝对误差和相对分析误差,提高了预测精度和收敛速度,在心墙砾石土渗透系数预测方面具有较强的优越性。

掺砾料心墙砾石土压实性能研究

两河口水电站大坝为295m高心墙堆石坝,土料来源分散,均一性差,颗粒偏细,需掺砾改性。心墙填筑质量直接关系到整个坝体的安全运行,针对设计提出填筑质量采用全料压实度和细料压实度双控等多项质量控制参数,围绕土料的使用及填筑质量控制标准的确定,通过系列试验研究,提出了掺砾心墙砾石土随掺砾量变化的击实特性及细料压实度范围值,为设计确定控制参数提供依据。

长河坝水电站大坝心墙砾石土料压实质量快速检测方法

砾石土料压实质量检测是填筑作业的关键工序,快速检测可加快施工进度。本文详细介绍了长河坝电站砾石土料现场快速检测方法,可供同类工程参考。

长河坝电站大坝心墙砾石土料压实质量快速检测方法

目前,我国水电水利工程土石坝建设高度正处于跨越200~300 m的新阶段,为适应变形和工程面临的客观条件,200~300 m碾压式土石坝更多的采用了心墙防渗的结构形式。砾石土料具有高抗剪强度、抗渗性好和良好的压实性能,是筑坝首选防渗材料。土料压实质量检测是填筑作业的关键工序,快速检测是施工进度的有力保障。现以长河坝电站为例详细介绍了砾石土料现场检测方法,可供同类工程借鉴。

长河坝水电站大坝心墙砾石土压实度快速检测方法探讨

根据长河坝水电站大坝填筑施工技术要求,砾石土心墙料的填筑碾压后压实度以全料压实度和细料压实度双控指标进行控制。在压实度的获取过程中,必须得出全料含水率、细料含水率以及砾石含量等重要参数,在这些参数的获取过程中如果运用常规试验方法将耗费大量时间,无法满足现场施工需求。本文对砾石土的快速检测方法进行了试验探讨,结果表明快速检测方法与常规试验方法相比,误差在规范允许范围内,且所耗时间较常规方法大大缩短,可用于实际施工。

碾压式砾石土心墙风化料坝施工质量控制技术分析

绿春县路俄水库工程大坝为砾石土心墙风化料坝,是一种节约投资成本、技术成熟的坝型,是由于坝体自身独特的优势,主要筑坝材料就地取材,实施时易于开展,施工效率高,经济性好,但由于砾石土料、风化料料性不稳定,为达到设计碾压质量控制指标,施工过程中,采用多种管理、组织、技术措施,通过现场质量控制和质量检验,保证大坝填筑质量。利用质量控制理论,开展质量控制活动,最终使得施工质量目标得以提升。由此可见,利用质量控制理论在水利工程中是很有效的,在以后水利施工中会有更广泛的应用前景。

砾石土心墙料的湿化变形特性试验研究

针对砾石土心墙料,采用大型应力式三轴仪开展了单线法湿化变形试验,较系统地研究了湿化应变与应力水平、围压之间的变化规律。依据试验成果,砾石土心墙料的湿化变形是明显的,且与应力水平、围压密切相关,在高围压、高应力水平条件下,外力改变了试样的饱和状态,砾石土样品逐渐从非饱和状态过渡到饱和状态,砾石土料存在应力饱和现象,导致湿化过程中没有明显的湿化变形。当围压较小时,湿化应变随应力水平的增大而增大,当围压增大到一定量值时,湿化应变反而随应力水平的增大而减小,呈现明显的分叉现象,表现出更加复杂的规律。最后提出了砾石土料湿化变形模型及模型参数,提出的砾石土料湿化模型可作为高土石坝湿化变形分析的基础。

300 m级超高堆石坝心墙砾石土力学特性试验研究

坝体的变形协调控制一直是高堆石坝设计和施工中的核心问题之一.对于300 m级超高堆石坝,由于国内外设计和施工经验较少,且用于300 m级超高堆石坝心墙防渗料的砾石土与一般砾石土力学特性存在较大差异,已有的研究成果尚不能有效指导工程实践.基于此,本文以两河口超高堆石坝心墙砾石土为研究对象,结合室内试验和现场试验结果,研究300 m级超高堆石坝心墙砾石土相关力学特性.结果表明,两河口超高堆石坝心墙砾石土具有较高压实度,其自身抗渗性能较好,可满足工程设计技术要求;通过压缩系数及压缩模量可知,所研究的心墙砾石土为低压缩性土;心墙砾石土峰值强度随围压的增大而增大,峰值摩擦角随围压的增大而减小,所得到的邓肯模型参数可为后续两河口超高堆石坝数值计算提供参考;现场试验表明两河口超高堆石坝心墙砾石土具有较高的承载力和抗剪强度,其渗透系数满足设计技术要求.本文通过相关室内试验及现场试验验证了砾石土作为300 m级超高堆石坝心墙防渗料的可行性及可靠性,研究成果可为300 m级超高堆石坝设计和工程建设提供相关试验及理论依据.

特高堆石坝砾石土心墙非均质缺陷对渗流场影响分析

砾石土心墙是特高心墙堆石坝防渗系统的关键组成部分,受土料物理特性以及掺料、碾压等施工过程中不确定性因素的影响,心墙砾石土渗透系数表现出一定的非均质性和随机性,对特高堆石坝渗流稳定安全造成重要影响。本文利用分形数学方法刻画出特高堆石坝心墙碾压分层结构及非均质缺陷,三维渗流模拟结果显示,存在非均质缺陷条件下心墙内水位等势线出现抬升,心墙下游面渗透坡降局部发生突变,最大渗透坡降超过允许值,增加下游面渗透破坏风险。砾石土心墙碾压施工过程中应减少欠碾或过碾等质量缺陷,严格控制压实质量。

大坝砾石土防渗心墙填筑质量快速检测方法研究

针对长河坝水电站砾石土心墙填筑压实质量需要,用全料压实度和细料压实度进行双控的质量快速检测控制,通过系列比较试验和分析,提出了一种砾石土填筑压实质量控制的快速检测方法。与常规标准检测方法所得结果相比,各项检测指标偏差完全在试验规程允许误差范围内。本方法简捷、快速、经济实用,可大幅缩短检测时间以满足高强度大方量填筑质量检测控制要求,大坝初期填筑应用结果表明本方法是一种砾石土填筑质量控制快速有效的检测方法。

砾石心墙土复杂应力耦合作用下的渗流特性

为研究土石坝中心墙土在复杂应力状态下的渗透特性以及其渗透性演变模型,利用自行研制的渗流-应力耦合试验装置,针对长河坝水电站砾石土进行多种应力耦合作用下渗透特性试验研究。结果表明:复杂应力状态对心墙土渗流特性影响显著;土样在设计水力梯度内渗流满足达西定律,且均未发生渗透破坏;在同一围压下,砾石土体的渗透系数随着偏应力和轴向应力的增大而逐渐减小;试验过程中轴向应变随应力作用时间的变化呈阶梯状,且随着偏应力的增大,渗透梯度和轴向应变也增大;建立了土体渗透系数与应力函数的经验公式,从理论上进一步揭示了砾石心墙土应力耦合作用下的渗透机制。

瀑布沟堆石坝砾石土心墙施工期孔隙水压力特征与分析

土石坝施工期孔隙水压力长消过程十分复杂,以瀑布沟心墙监测资料为基础,分析施工期砾石土心墙的孔隙水压力特征及其形成机制,并与小浪底坝和鲁布革坝监测资料进行对比分析。研究结果表明:瀑布沟心墙施工期孔隙水压力长消主要有4种模式,即滞后响应型、即时响应型I、即时响应型II、不响应型;即时响应型II是最主要的长消模式;渗压计响应滞后的实质是渗压计周围土料从非饱和状态过渡到饱和状态的过程;渗透系数是影响渗压计是否滞后的决定性因素;即时响应型I长消模式是心墙局部含水量偏高的结果,施工过程中应尽量使心墙含水量均匀,避免产生即时响应型I长消模式;填筑速率对滞后响应型和即时响应型II孔隙水压力的长消影响显著,而对即时响应型I孔隙水压力长消影响不显著。因此,设计和研究砾石土心墙坝应高度重视砾石土的不均质性。

砾石土心墙料的大三轴湿化变形试验与规律分析

蓄水湿化变形一直是制约高土石坝长期安全运行的技术难题,为此开展了筑坝堆石料的湿化变形试验,却极少针对砾石土心墙料进行湿化变形试验,这主要是受限于目前的砾石土料试验技术手段而难以开展试验研究。采用在大尺寸砾石土料试样中设置砂芯增加进水通道、缩短湿化路径的方法,可以解决砾石土心墙料的湿化变形试验所需时间较长、样品不能充分饱和等技术难点,实现砾石土心墙料的大三轴湿化变形试验。开展的砾石土心墙料的单线法湿化变形试验成果表明,砾石土心墙料存在明显的湿化变形现象,轴向湿化变形、体积湿化变形与围压、应力水平等密切相关,湿化变形与应力水平关系,在围压较小时随应力水平的增加而增加,在围压较大时随应力水平的增加而减小,关系曲线呈现明显的分叉现象,湿化变形与围压关系基本呈现先增加后减小的规律,与堆石料的湿化变形规律相比较,砾石土心墙料的湿化变形规律更加复杂。

高堆石坝砾石土心墙施工期应力监测与分析

对于高堆石坝,施工期心墙内部是否会出现过低的竖向土压力或较高的孔隙水压力对施工期以及蓄水期大坝安全稳定具有重要意义。以施工期砾石土心墙应力监测资料为基础,结合施工进度和过程资料,分别从时间、空间和影响因素分析砾石土心墙施工期竖向土压力和孔隙水压力,以期对土质心墙高堆石坝的设计理论和施工措施的完善具有促进作用。竖向土压力主要和土重度、土柱厚度和拱效应有关,沿坝轴线基本为对称分布;心墙拱效应最强烈的部位大约在1/3坝高处坝轴线附近;存在拱效应的高程土压力呈驼峰状分布,坝轴线附近土压力最小。孔隙水压力主要和竖直土压力、含水率有关。在大坝填筑过程中,应加强心墙土料和上下游坝壳含水率的控制,避免过高孔隙水压力的产生,并降低拱效应的影响。

瀑布沟大坝砾石土心墙施工期拱效应监测分析

施工期高堆石坝心墙内部出现过高的拱效应,容易使蓄水期大坝发生水力劈裂而引起集中渗漏,分析评价高心墙坝施工期拱效应特征,对后期蓄水进度以及后续的国内高心墙坝建设具有指导性意义。以瀑布沟大坝施工期砾石土心墙应力监测资料为基础,结合实际变形监测资料,从实际施工过程和现场填筑进度出发,分别分析时间和空间对砾石土心墙施工期拱效应特征,发现施工期拱效应是伴随填筑和固结的发展而逐渐表现出来的,随着填筑高程的增加和时间的推移,拱效应越明显;心墙拱效应最强烈的部位在1/3坝高上下;除了心墙和砂壳两种介质接触面附近,心墙坝轴线处也表现出较强的拱效应。为降低心墙施工期拱效应,填筑过程中上下游坝壳应常洒水,并尽量保持心墙填筑高程略高于坝壳,河谷部位填筑高程略高于岸坡附近。

瀑布沟水电站砾石土心墙堆石坝设计

瀑布沟水电站大坝,根据坝址区地形地质条件,采用砾石土直心墙堆石坝,最大坝高186 m,坝基覆盖层最大深度为77.9 m,具有"坝高、基础覆盖层深厚、防渗土料复杂"等特点。经大量的设计研究工作,选择的坝线和采取的坝体结构、基础防渗处理措施及采用的筑坝材料等,较好地适应了这些特点,保证了大坝安全可靠运行。