基于随机动力分析的高土石坝极限抗震能力研究

地震动的随机性对大坝的动力响应影响较大,极限抗震能力作为大坝抗震安全性能的重要环节,在评估过程中也应该充分考虑荷载随机性的影响。基于大量高土石坝随机动力有限元计算,探究坝顶震陷率和坝坡累计滑移量两个重要坝体变形指标之间的关系,并建议了土石坝安全控制标准。利用概率密度演化法对高土石坝进行极限抗震能力分析。结果表明:震陷率随着累计滑移量的增大而增大,二者之间符合逻辑斯蒂增长模型;取10%的超越概率,以250m规则高面板堆石坝和高心墙堆石坝为例,极限抗震能力分别为0.7g~0.75g和0.8g~0.85g;从概率角度提出了评估大坝极限抗震能力的新方法。

三维重构反演的土石坝渗漏通道精确识别技术

高密度电法是探测土石坝渗漏的主要方法,但对渗漏范围边缘的识别较为模糊,无法分辨低阻识别成因。为了弥补该局限性,提出一种三维重构反演(3D-reconstructioninversion)的渗漏通道精确识别方法:首先布设多条正交于可能存在渗漏通道的2D平行测线并进行高密度电法反演,将反演图简化处理后置于三维模型剖面中,然后利用多条测线探测的低阻区高程推算出浸润线,综合分析确定渗漏位置。结果表明:该方法可以精确检测渗漏位置,确定导致反演中低阻识别的原因,可更加直观地观测渗漏通道走向,有效减少因正常渗流导致的低阻识别误差。

基于LV-DBSCAN算法的大坝安全监测数据异常检测

大坝安全监测数据原始序列中常存在异常测值,极大影响了大坝安全监测资料分析的可靠性和准确性。为此,在分析异常值特性及传统异常检测方法优缺点的基础上,分别从局部与整体角度研究监测数据异常检测方法。首先针对多重局部异常系数法要求数据序列较长且数据等时间间距等缺陷,提出了局部变化异常系数法(LV)及局部方法与整体方法协同判别策略;进一步引入密度聚类算法(DBSCAN),提出了兼顾数据整体与局部特性的LV-DBSCAN异常检测方法。以某混凝土重力坝两垂线测点顺流向位移监测数据为实例,对比分析了不同方法在不同类型数据集上的检测精度。研究结果表明,所提LV-DBSCAN方法适用性更广,准确率更高,误判率更低。

基于碾压应力的土石坝料压实质量控制方法

坝料压实质量是土石坝施工质量控制的关键内容。在长河坝填筑现场进行碾压应力测试,建立土应力与坝料干密度关系模型,得出对应压实密度标准的土应力控制值;构建Midas三维有限元分析模型,模拟坝料碾压过程中的应力动态变化,根据土应力控制值来判断坝料压实质量。研究结果表明:坝料土应力与干密度之间存在较强的线性关系,其线性模型平均决定系数为0.9;对应坝料干密度控制标准,反滤料1上层、中层、下层土体的应力控制值分别为1.465、1.064、0.773 MPa,反滤料3上层、中层、下层的土体应力控制值分别为0.926、0.774、0.664 MPa;运用构建的Midas模型实时监测碾压应力变化,可知反滤料1和反滤料3分别在振碾6遍和8遍后整体达到压实密度标准。

基于优化组合权-模糊可变集的坝基岩体质量分级

为解决坝基岩体质量指标参数不确定性问题,特别是处于相邻等级分界线附近的岩体分类问题,本文提出基于优化组合权-模糊可变集的坝基岩体质量分级模型。首先选取岩石单轴饱和抗压强度(R_(c))、结构面间距(J_(d))、岩石质量指标(RQD)、完整性系数(K_(v))、声波纵波速度(V_(P))和地应力修正系数(Q)等6个主要影响指标,将每个指标划分为5个等级;然后利用改进的序关系分析法(G1法)和最大离差法分别确定指标的主客观权重,通过矩估计法优化指标的组合权值,同时借助单因素轮换法(OAT)分析指标的敏感性;最后以金沙江旭龙水电站坝基岩体的7个标准样本作为实例,应用模糊可变集模型进行坝基岩体质量分级评判,将分级结果与云模型的判定结果进行了对比。结果表明:7个样本中,除岩体样本N3的分级结果存在差异外,其余样本的分级结果均吻合;根据野外实地勘测结果,样本N3属于Ⅱ类的概率高达80%,与本文分级结果相吻合,验证了本文方法的可靠性,也弥补了云模型关于评判坝基岩体质量的不足。此外,指标的敏感性由高到低的排序为R_(c)>RQD>K_(v)>V_(P)>Q>J_(d)。

筑坝料变形模量尺寸效应及其外推模型研究

【目的】随着筑坝工程向高坝、大库的发展,筑坝料也向大粒径发展,但配合开展的室内试验因条件规模的限制需以缩尺的形式开展,因而引发了尺寸效应问题。针对堆石坝筑坝料变形模量尺寸效应问题,建立一个根据缩尺筑坝料室内试验值推求原型筑坝料工程实际值的变形模量外推模型。【方法】通过不同径径比下的一系列压缩试验,研究变形模量随尺度参数的变化规律;通过堆石料和砂砾石料颗粒分析试验,研究变形模量随颗粒破碎率的变化规律;根据试验规律推导给出筑坝料变形模量尺寸效应外推模型,并采用该模型对河口村面板坝坝体沉降进行预测。【结果】研究结果表明:堆石料变形模量随径径比增加而增加,砂砾石料变形模量随径径比增加而减小;变形模量随颗粒破碎率增加而减小,颗粒破碎率随径径比增加而减小;新模型使面板坝沉降预测精度提高约6.2%。【结论】根据研究结果可以推知:颗粒破碎是引起两种筑坝石料变形模量尺寸效应变化趋势相反的原因,推导给出的变形模量外推模型可以精准描述两种筑坝石料变形模量的尺寸效应规律,并提高堆石坝沉降预测精度,具有一定的适用性和合理性。为堆石坝筑坝材料尺寸效应研究提供了一个新的思路,提出的模型可以作为堆石坝变形预测的计算工具。

水工规范地震动模拟及高心墙坝可靠度研究

抗震可靠度评估可以有效估计大坝在地震荷载作用下的安全性。施加人工模拟的随机地震动并将结构随机响应定量化的思路受到广泛的关注。本文首先基于水工建筑物抗震设计规范,利用谱表达-随机函数的方法建立五类不同场地的非平稳随机地震动模型;其次将该模型与广义概率密度演化方法结合,以获取大坝动力响应的概率信息;最后,引入等价极值事件的思想,建立以坝体变形和坝坡滑移为指标的高心墙坝动力可靠度分析框架。以如美大坝为例的分析结果表明,计算所得坝体变形破坏比坝坡滑移破坏概率大;本文的分析框架引入荷载的随机性,可以计算出较为准确的失效概率,从而为高心墙坝的抗震可靠度评估提供依据,且在岩土工程中均具有适用性。

综合物探技术在土石坝隐患探测中的应用

在土石坝隐患探测中,由于单一物探方法的局限性及多解性,故采用一种物探方法无法得到较准确的探测结果。以某水库土石坝为例,介绍了高密度电法与地震映像法在土石坝隐患探测中的应用。通过对两种方法探测结果的对比分析,结果表明高密度电法和地震映像法探测结果具有较好的一致性,提高了土石坝隐患探测结果的准确性。

浅谈菲律宾某工程坝基岩体承载力取值方法

笔者主要介绍菲律宾某工程坝基岩体承载力取值的方法,同时和国内坝基岩体承载力取值方法进行对比,分析两者之间的差异。该取值方法运用Hoek-Brown强度准则求取坝基岩体的抗剪强度参数,再参考EM 1110-1-2908《Rock Foundations》计算坝基岩体承载力,得到了业主咨询工程师的认可。通过对比国内外的岩体承载力取值方法,发现各方法的计算结果有一定的可比性,主要差别是美国标准的取值方法基于太沙基土力学理论外延应用于岩体中,而国内标准的取值方法是基于工程经验。以期该取值方法为国外同类型工程提供参考。

混凝土面板堆石坝软岩坝料填筑技术研究

混凝土面板堆石坝在土石坝中发展非常迅速,软岩筑坝又是混凝土面板堆石坝的新课题。软岩分布占地球表面岩石50％以上,故研究软岩筑坝技术有广阔前景和巨大的经济效益。以重庆的鱼跳、江西的大坳、云南的茄子山3个混凝土面板堆石坝为依托工程,针对软岩筑坝中普遍关心的填筑质量、压实密度及细化板结等问题进行了现场试验研究,通过分析和总结从中找出了软岩筑坝中填筑的规律性,提出了改善坝体填筑质量的工程措施等,供类似工程参考。

高密度电法在大幕山水库渗漏隐患探测中的应用

针对传统土石坝渗漏安全隐患探测方法的不足,采用高密度电法对通山大幕山水库土石坝渗漏安全隐患进行了无损探测,以检查评价高密度电法在中小型水库土石坝渗漏安全隐患探测中的有效性和适用性。试验研究结果表明,高密度电法可以用于查明土石坝渗漏通道位置或进行疑点提示,为大坝除险加固和后续处理提供科学参考依据。

大石峡高面板坝筑坝砂砾料现场大型相对密度试验

当前,主要采用相对密度来表征筑坝砂砾料的密实程度,并以此来评价大坝的施工碾压质量。受试验设备尺寸和击实功能的限制,室内试验难以反映现场实际筑坝砂砾料粒径大、采用大型碾压机具进行高强度碾压的实际情况,试验确定砂砾料最大干密度值偏低,难以直接用于指导实际工程。针对大石峡高面板坝筑坝砂砾料,在工地现场采用实际筑坝碾压设备和大型相对密度桶,对原级配坝料开展相对密度试验,研究了坝料的压实特性,确定了不同级配(含砾量)坝料的相对密度特性指标。研究表明:比较室内试验成果,现场试验确定砂砾料最大干密度值有较大提高;随着含砾量的增加,砂砾料的最大、最小干密度值先增加、后减小,存在压实密度最高的最优含砾量特征值;强振碾压使得弱胶结砂砾料产生不同程度的颗粒破碎效应,颗粒破碎的程度和土料的原始级配特性相关联。

土石坝坝体渗漏通道的电阻率成像诊断试验研究

通过对土石坝坝体渗漏通道的电阻率成像诊断试验,得出在3种不同排列方式情况下,排列方式对渗漏通道反演结果的影响为:3种排列方式下电阻率成像的反图像都能够反应出渗漏通道的范围,其中温纳排列的反演图像效果最好,但是3种反演图像都不能够准确反应出渗漏通道的位置。

表面波无损试验法在十三陵堆石坝填筑质量检测中的应用

堆石坝填筑质量管理，通常采用挖坑取样测压实干密度的方法来检测施工质量．这种方法存在着采样率低、测试周期长、测试精度差及试验成本高等缺点．无损检测堆石坝填筑质量的新仪器，是以表面波在填筑材料中传播速度与压实干密度具有良好相关性为依据研究成功的，通过在十三陵抽水蓄能电站上池面板堆石坝坝体填筑施工中应用表明：采用该仪器具有不破坏填筑层表面，试验准备工作及仪器安装操作简单，测试结果与碾压层压实干密度具有良好的相关性，仪器读数稳定，以及能适应较差的现场条件等优点，能实现对工程施工质量进行全面正确检测管理．

土石坝坝体填筑质量瞬态瑞利波检测技术

根据土石坝坝体填筑质量传统检测技术存在的弱点,应用瞬态瑞利波检测技术对土石坝坝体填筑质量检测进行了研究与应用,给出了土石坝坝体各测点瑞利波频散曲线及反演分析结果,给出了土石坝坝体填筑材料瑞利波波速分布及填筑材料的密实性、均匀性,给出了土石坝坝体与坝基接触效果。将瞬态瑞利波检测结果与现场钻孔取样室内填筑材料干密度试验资料进行对比分析研究,建立了土石坝坝体填筑材料瑞利波波速与干密度的相关关系,为土石坝工程坝体填筑施工质量监控及全面评价提供了科学的依据。

土石坝压实质量检验方法探讨

土石坝压实质量检验是坝体填筑质量管理的一项重要工作．但是，由于施工机械化程度的不断提高，大坝填筑与质量检验工作经常发生矛盾，相互干扰较大，质量检测的试验精度也唯保证．所以，采用新的质量检测方法和仪器，加快质量检测速度、提高试验精度，以适应高上坝强度要求是非常必要的，本文通过几个在建工程的现场试验，推荐几种检测仪器，并将其对比测试结果作了介绍．

土石坝工程领域的若干创新与发展

我国高土石坝数量居世界之首,保证高坝大库建设与长期运行安全是国家经济和公共安全保障的重大需求。系统总结了长江科学院近年来在土石坝工程领域的若干创新与发展。提出了基于“旁压模量当量密度法”的粗粒料级配相似理论试验方法;介绍了研发的系列CT三轴仪,实现了粗粒料组构要素的定量测量;提出了三轴试验中加载板与试样之间由滑动摩擦变为滚动摩擦、整体式接触变为分散式接触的减摩新方法,研发了相关减摩装置;研制了大尺寸、高压力、微摩擦、刚柔复合加载的土工真三轴仪;揭示了粗粒料真实三维应力条件下的强度与变形变化规律、湿化与蠕变变形特性;构建了粗粒料三参量非线性K-K-G剪胀模型、六参数湿化模型、九参数蠕变数学模型及相应的参数确定方法;基于当量密度法的原创思想,提出了利用旁压试验间接确定超百米级深厚覆盖层现场密度的试验方法。上述研究成果可为高土石坝工程建设提供重要科技支撑。

河南省区域岩石密度背景参考值统计特征

为重力调查、地震勘探以及地质研究提供基础性数据,笔者通过收集、整理区域物探、矿区物探等前人工作中已获得的物性数据以建立河南省岩石物性数据库,以此为基础对河南省33 070个岩石密度数据进行了数理统计,给出了全省全岩、各岩石大类、类、亚类的密度统计值,并发现它们之间具有不同程度的差异性,可供在河南省境内开展相关地质调查工作时参考使用。

川东石炭系岩石物性圈闭探索性研究

根据宽带约束反演及岩性约束反演得到地震资料约束反演 (DCI)剖面 ,由 DCI剖面求出岩石密度衰减系数及其与石炭系厚度的乘积 (储层 CDT值 )。储层 CDT值描述了储层的相对好坏。根据储层 CDT值的分布 ,结合地质情况 ,可以识别出岩石物性圈闭。将此技术用于明月峡构造带 ,把明月峡构造带石炭系储层分为三个区 ,并且识别出五个岩石物性圈闭 ,从区带划分上看 ,储层具有北好南差的特点。

芹山大坝水管式沉降仪测值突变原因分析

芹山面板堆石坝在2004年1～6月低水位运行期间,埋设在坝体内部的水管式沉降仪测值发生突变,通过监测资料分析和现场检查、测试,查明了测值突变原因,并改变了水管式沉降仪的观测方法,使其恢复正常运行,可为类似工程情况提供一定的借鉴。