复杂地质条件处理前后高拱坝施工期倒悬变形研究

【目的】高拱坝坝址通常面临复杂的地质条件,包括深部卸荷带、节理、裂隙等。深部节理是深部岩体卸荷破裂引起的一种特殊地质缺陷,在自重、温度和混凝土徐变等因素的综合影响下高拱坝的应力分布和变形情况将进一步加大施工期的倒悬变形,不利于高拱坝的工作状态,从而影响到其稳定性和安全性。【方法】采用全坝全过程反馈仿真分析方法,以西南某在建大坝为例,建立大坝复杂地质条件下的精细模型,根据坝体混凝土整体浇筑、封拱灌浆计划,开展对大坝全坝段施工的仿真模拟分析,全面反映温度场、应力场和施工期变形状况,研究了包括Ⅱ级结构面、Ⅲ级结构面和建基面置换块等地质缺陷对倒悬变形和大坝工作性态的影响。【结果】结果显示,高拱坝从坝基开始随浇筑高度的增大,倒悬度不断增大,1/3坝高以下的倒悬变形值较小;在1/3~2/3坝高内产生倾向顺河向上游的倒悬变形,在2/3坝高以上倒悬变形消失,产生顺河向下游方向的变形。全坝全过程仿真计算结果显示,顺河向上游方向倒悬变形的最大值约为20.000 mm,在1/3~2/3坝高间产生;顺河向下游方向变形的最大值约为13.000 mm,在2/3坝高以上产生。同一高程下,上游面至下游面受温度荷载、徐变等综合因素影响,变形波动在3.400 mm范围内,实际安装布置时需考虑此误差对倒悬变形监测的影响,Ⅲ级结构面和建基面置换块对拱冠梁坝段施工期变形影响较小,Ⅱ级结构面(F_(2)、F_(2-1)断层)位于14^(#)坝段下方,对施工期倒悬变形和坝顶下游方向变形影响较大,最大倒悬变形增幅约为4.000 mm,坝顶顺河向下游变形增幅约为7.500 mm。【结论】根据计算结果,在进行施工期变形数据反演时不仅要考虑高拱坝坝体材料的力学参数,也要重点反演Ⅱ级结构面弹性模量和力学参数。

基于层次分析法的水库土石坝工程病险特点研究

为消除坝体安全隐患,保障水库大坝安全,构建水库大坝安全评价层次结构模型,基于大坝安全风险和病险频度综合权重进行分析,并通过层次分析法及帕累托法,量化得出水库土石坝主要病险指标和因素。研究表明:水库土石坝病险特点具有均衡性、全面性、规律性;水库病险依次是渗流安全、结构安全、防洪能力;水库病险主要因素是大坝渗流安全、泄洪能力、大坝结构安全、泄水建筑物结构安全、大坝坝顶高程和防浪墙高程等;不同等级规模水库病险特点有所不同。研究结果对当前水库土石坝工程除险加固具有参考意义。

地质雷达在混凝土面板堆石坝面板脱空检测的应用分析

在水利工程中,混凝土面板堆石坝是一种应用非常广泛的筑坝类型之一,选择该类型的主要原因是混凝土面板堆石坝建筑材料可就地取材,这一优势可节约大量材料成本,因此面板堆石坝在水利工程建设项目中的数量也越来越多,在堆石坝面板施工后,坝体填筑料的自然沉降及碾压不密实等原因会造成面板脱空现象。对于这类缺陷,坝体结构稳定存在较大隐患,面板又属于关键部位,不宜采用破坏性的检测方式,采用地质雷达可直观反应出堆石坝面板脱空位置的具体类型及情况。

基于冲击回波法的水库大坝混凝土缺陷检测试验研究

文章旨在探讨冲击回波法在水库大坝溢流面混凝土缺陷检测中的实际应用。研究过程中,制备多组含有不同类型缺陷的混凝土试块。通过对混凝土表面施加轻微的冲击力,使其内部产生振动进而传播出弹性波,利用高灵敏度传感器捕捉并记录返回的P波信号,分析频谱图特征识别缺陷类型及深度。试验结果显示,冲击回波法能够准确识别并测量混凝土中的裂缝深度,且误差在可接受范围内;同时,该方法还能有效区分空洞、蜂窝状不密实区等不同类型的缺陷,频谱图分析为缺陷特征的直观判断提供了有力依据。冲击回波法是一种有效的检测手段,为水库大坝溢流面混凝土的缺陷检测、工程维护和安全管理提供了可靠的技术手段。

高店水库大坝建基面可利用岩体选择及地质缺陷处理

拱坝对建基面的要求较高,大坝建基面的选择受地形、地质条件和大坝规模等众多因素影响,大坝建基面的选择直接关系到大坝的安全和经济效益。以坝基岩体工程地质特性为基础,结合室内试验及原位试验等,提出坝基岩体质量分级表。对高店水库大坝建基面岩体进行质量划分,中高坝段以Ⅱ类岩体为主,中低坝段以Ⅲ1类岩体为主,对坝基局部地质缺陷及风化岩体进行工程措施处理后,可满足大坝建基面要求。

大坝缺陷识别系统设计与实现

针对采用巡检图像识别大坝缺陷存在专业性强、工作量大、时效性差等问题,应用目标识别、迁移学习等技术,以及TensorFlow深度学习框架和Django Web服务框架,开发基于B/S架构的大坝缺陷识别系统,采用120个裂缝样本和85个破损样本进行实验。实验结果表明,在训练样本较少的情况下,采用Faster R-CNN和Mask R-CNN预训练模型可以训练出性能较好的大坝缺陷识别模型,能够识别巡检图像中的缺陷。在训练样本较多、缺陷分类合理、缺陷标注准确的情况下,该系统可训练出性能优越的单缺陷识别模型和多缺陷识别模型,供手机、摄像机、无人机等终端使用。

探地雷达和高密度电法识别大坝塑性混凝土防渗墙渗漏缺陷研究

某水库大坝下游坝坡存在滑坡、散浸和集中渗漏,为了揭露出仅60 cm厚塑性混凝土防渗墙的渗漏缺陷,实现高效防渗补漏,本文综合采用高密度电阻率法、探地雷达法对塑性混凝土防渗墙的渗漏缺陷进行识别。经过两种物探法二维反演影像图比对印证,获得渗漏缺陷二维空间位置及规模,针对性地对其进行灌浆补强,大坝下游坝坡散浸区及集中渗漏点消失,险情得以有效解决。结果表明:综合高密度电阻率法、探地雷达法能较准确地解译出大坝塑性混凝土防渗墙渗漏缺陷区域位置及规模,相比单一物探法,误差率减少30%左右;大坝塑性混凝土防渗墙存在4个渗漏缺陷区,皆集中于坝顶以下深度9~23 m范围,结构质量较差;补强区防渗墙体的视电阻率得到极大提高,但相比原无缺陷区,依然偏低,其结构质量、密实度、抗渗透破坏性能和抗溶蚀衰减性能可能将弱于原无缺陷区。

水库大坝水下安全保障技术探讨

水库大坝坝体开裂渗漏、破损塌陷等水下病害问题时有发生,因水库无法放空或放空代价大,需要通过水下检测和加固的方式处理。结合国内外水库大坝水下病害检测处理的丰富实践,分析了水库大坝的典型水下安全问题及深水检测、加固等水下安全保障技术现状,并对水下安全保障技术的发展趋势进行探讨。提出在水下缺陷检测、水下修复作业及水下修复材料等方面仍需要进一步发展和完善,以适应高坝深水大库大范围复杂水域环境的水下检测与加固处置需求,提升我国水库大坝应对重大病险隐患的水下安全保障能力。

土石坝结构运行缺陷分类与分级研究

基于国内土石坝运行缺陷调研及统计分析结果,提出土石坝结构主要缺陷及其分类标准。根据现行规范、工程结构特性和工程经验等,结合国内外土石坝典型缺陷分级经验和方法,按照危害程度,构建土石坝缺陷分级标准。

基于改进的YOLOv5的大坝表面病害检测算法

针对当前水利大坝主要依靠人工现场巡视,运营成本高且效率低的问题,提出一种基于YOLOv5的改进检测算法。首先,采用改进的多尺度的视觉Transformer结构改进主干网络,并利用多尺度Transformer结构关联的多尺度全局信息和卷积神经网络(CNN)提取的局部信息来构建聚合特征,从而充分利用多尺度的语义信息和位置信息来提高网络的特征提取能力。然后,在网络的每个特征检测层前加入同位注意力机制,以在图像的高度和宽度方向分别进行特征编码,再用编码后的特征构建特征图上像素的长距离关联,从而增强网络在复杂环境中的目标定位能力。接着,改进了网络正负训练样本的采样算法,通过构建先验框与真实框的平均契合度和差异度筛选样本来辅助候选正样本与自身形状相近的先验框产生响应,以帮助网络更快、更好地收敛,从而提升网络的整体性能和网络泛化性。最后,针对应用需求对网络进行了轻量化,并通过对网络结构剪枝和结构重参数化优化网络结构。实验结果表明:在当前采用的大坝病害数据上,对比原始YOLOv5s算法,改进后的网络mAP@0.5提升了10.5个百分点,mAP@0.5:0.95提高了17.3个百分点;轻量化后的网络对比轻量化之前的网络的参数量和计算量分别降低了24%和13%,检测速度提升了42%,满足当前应用场景下病害检测精度和速度的要求。

鲁母水库坝基侧向侵蚀腔发育特征及处理

鲁母水库坝型为埋石混凝土重力坝,坝基岩层产状平缓,岩性为石英砂岩、页岩、砾岩、泥质粉砂岩、钙质泥岩,为软硬相间的不均匀坝基,其中页岩层遇水易软化崩解,在水流冲刷作用下易产生顺层侧向侵蚀,坝基左岸坡脚发育侧向侵蚀腔,为坝基地质缺陷.重点介绍侧向侵蚀腔发育特征、采取的工程处理措施及效果.

土工膜缺陷引起的土工膜防渗砂砾石坝渗漏数值模拟

为研究土工膜缺陷对土工膜防渗砂砾石坝渗流场的影响,基于某土工膜防渗砂砾石坝的实际情况,应用饱和—非饱和渗流理论,构建了三维有限元数值计算模型,并对土工膜缺陷条件下坝体和坝基渗流场进行了数值模拟,拟定了不同缺陷部位、尺寸的计算方案,分析了在不同压力水头下复合土工膜发生不同程度的破损对渗流场的影响,获得了土工膜防渗砂砾石坝缺陷渗漏渗流场的特性。发现单个土工膜缺陷的发生部位和大小对砂砾石坝的渗流要素(浸润线、渗透坡降、渗透流量)影响不大,对缺陷附近局部渗流场的影响较大,随着缺陷处压力水头或缺陷尺寸的变大,局部饱和区变大。表明单个土工膜缺陷渗流影响区域仅为缺陷附近垫层内部较小区域。

水库坝体隐蔽缺陷的地质雷达探测

本文以某水库坝体的勘察为例 ,介绍地质雷达探测技术在坝体隐蔽缺陷高分辨率探测中的实际应用。

高密度电阻率法在水坝隐患探测中的应用

本文以某水库土质坝体的勘察为例 。

关于丰满水电站大坝全面治理设计研究的思考

建设于特殊历史时期的丰满水电站,高扬压力、大渗漏量、混凝土溶蚀冻涨等问题一直影响着大坝的运行安全。工程勘测设计缺陷和施工管理水平低下造成了大坝结构整体性差、坝体混凝土强度低以及坝基抗滑稳定裕度不足等先天缺陷。大坝可靠度严重偏低,与我国社会经济发展水平极不适应。为落实国家发展改革委员会关于丰满大坝全面加固治理的基本要求,从国家法律法规、行业标准、技术经济、社会影响以及政府决策等层面,全面阐述了前期工程的复杂性和艰巨性,对各种加固方案进行了综合分析评价;同时,对加固治理前期面临的问题提出了具体意见和设想。

混凝土坝水管冷却的利与弊

混凝土坝水管冷却既有利也有弊,过去人们只看到其利,忽略了其弊,以致有时产生了裂缝。本文全面分析了水管冷却的利与弊,以便趋利避害,充分发挥其温控防裂作用。

某堆石坝帷幕缺陷处理后渗流稳定敏感性研究

防渗帷幕是大坝防渗措施的重要组成部分,然而防渗帷幕在灌浆过程中往往出现缺陷,影响大坝的防渗效果。因此对缺陷区进行灌浆处理显得十分重要要,然而对缺陷区灌浆处理后其效果的研究十分少见,针对某堆石坝在工程施工检测中防渗墙与帷幕之间存在高强渗透区现象,对该部分覆盖层进行帷幕灌浆处理。为定量评价该覆盖层帷幕灌浆区对大坝渗透场的影响,采用有限元方法进行了覆盖层帷幕灌浆区厚度以及渗透系数的敏感性分析。研究表明:随着覆盖层帷幕灌浆区厚度的增大,其渗透流量逐步减小,当覆盖层帷幕灌浆区厚度达8m时灌浆区比降小于允许比降,满足帷幕渗透灌浆区比降要求;相同覆盖层帷幕灌浆区厚度条件下,渗透系数增大,其承受的比降有所下降,但会使透过覆盖层帷幕灌浆区的流量略有增大,降低比降有利于坝体渗透场稳定,流量略增大不影响坝体稳定。

基于振动的混凝土坝损伤检测的可行性初探

混凝土坝在服役期间很容易出现各种损伤,其中裂缝是最常见的一种损伤形式。裂缝开始的时候一般出现在坝的局部,如果在出现损伤的范围内没设观测点,现有的观测手段很难监测到损伤。而基于振动的方法则有可能克服这一困难。为了研究这种方法,在大坝的不同位置模拟了不同条数和张开程度的裂缝,并给出了相应的振动频率和振型,在考虑了测试噪声的情况下,用统计神经网络进行了损伤识别。这种基于振动的混凝土坝损伤检测方法还会受到水位、温度变化的干扰以及环境噪声、仪器精度等的限制,还需作进一步的研究。

随机多缺陷条件下土工膜防渗土石坝渗漏特性

由于土工膜缺陷渗漏可能对土工膜防渗土石坝的防渗安全性造成隐患,采用饱和-非饱和渗流有限元理论,对坝面防渗土工膜多缺陷随机分布下的典型土石坝进行三维渗流场有限元模拟,合理考虑土工膜缺陷的数量、类型、位置、大小及其分布,重点分析土工膜的渗透量和缺陷渗漏量及膜后浸润面的变化规律。结果表明:与单缺陷条件下大坝渗流特性相比,坝面完好部分土工膜的渗透量变化不大,但多缺陷引起的渗漏量明显增大,导致大坝的总渗流量大幅增加。多缺陷会引起膜后坝体浸润面整体抬升,但局部浸润面高度变化与缺陷位置和数量明显相关,所在剖面缺陷位置越低,数量越多,浸润面抬升越明显。另外,膜后垫层水头局部分布规律与相邻缺陷渗漏的交叉效应相关。

土工膜缺陷对堤坝渗流影响的试验研究

为了分析土工膜缺陷对堤坝渗流的影响，通过自制渗流模型槽开展室内试验研究。试验时分别考虑了土工膜的缺陷率和缺陷孔径对堤坝渗流的影响，选取孔径大小分别为2、5mm和10mm以模拟不同原因引起的缺陷。试验结果表明：采用土工膜作为水平铺盖进行防渗是有效的，但土工膜中的缺陷对防渗效果有较大影响；试验发现土工膜的缺陷孔径相同时，渗流量随着缺陷率的增大而增大；对于同一种缺陷率的土工膜，孔径越大时，渗流量越大。所得结果可为堤坝渗流的防治提供参考。