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《水利水运工程学报》2019年第2期中文摘要
日期:2019年05月06日 17:15:19点击数:字号:【

水性胶乳固化剂对水泥基弹性灌浆料性能的影响

陈迅捷,欧阳幼玲,韦华

(澳门真钱视讯手机 水利部水工新材料技术研究中心, 江苏 南京 210029)

摘要:为了改善水泥基弹性灌浆材料在深水环境条件下的使用性能,研究了丙烯酸酯乳液和水性胶乳固化剂对水泥基弹性灌浆材料性能的影响,并对水泥基胶凝材料的配比进行优化。试验结果表明,在丙烯酸酯胶乳中加入水性胶乳固化剂并掺入灌浆料后,一部分丙烯酸酯与水性固化剂中的酰胺基在水泥水化形成的碱性条件下发生迈克尔加成反应和酰胺化反应生成聚丙烯酰胺系列化合物,提高了灌浆料水下不分散性,固结体水气强度比在90%以上;同时,水性胶乳固化剂促进了另一部分丙烯酸酯共聚胶乳固化成膜,弹性灌浆料与混凝土裂缝界面水下粘结抗折强度大于2.0 MPa,抗渗承载压强大于1.2 MPa。灌浆料中掺加适量橡胶细粉并优化配伍可有效降低固结体弹性模量,提高抗冲击韧性和弹性变形能力,灌浆料固结体体积稳定,无干缩开裂隐患。

关键词:弹性灌浆料; 裂缝修补; 水下粘结; 抗渗承载压强; 水性胶乳固化剂

锚索应力增量法评价边坡稳定性

杨敏,李宁,李宏儒,李国锋

(西安理工大学 岩土工程研究所,陕西 西安 710048)

摘要:预应力锚索加固后,边坡岩体的力学性能得到改善,从而使其受力状态发生变化,此时如仍按一般边坡稳定性评价方法评价并不是很合理。因此,提出采用支护结构的受力特性来表征加固后边坡的稳定性,具体是指用预应力锚索在各工况下产生变形所引起的应力增量与允许应力增量的差值,将该差值与允许应力增量的比值来表示边坡的稳定性。某水电站左岸坝轴线边坡天然岸坡高、自然坡角大、片麻理陡倾岸外,与片麻理垂直的陡倾裂隙和平缓裂隙是控制边坡稳定性的主要因素,结合现场地质资料和监测数据,利用离散化有限元软件FINAL建立左岸边坡开挖变形分析模型。对比研究3种工况下不同预应力锚索加固设计方案的边坡稳定性,得出暴雨工况为最危险工况,然后分析了最危险工况下不同加固方案时的变形、位移及应力,所得结果与边坡稳定系数法得到的边坡稳定性状况一致。研究结果对该电站左岸坝轴线边坡后续加固有一定的参考作用。

关键词:反倾边坡; 稳定性; 预应力锚索

库水与降雨对凉水井滑坡变形及稳定性的影响

张龙飞1,杨宏伟2,李曜男3,李嘉祺1,吴益平1

(1. 中国地质大学(武汉) 工程学院, 湖北 武汉 430074; 2. 中南冶金地质研究所, 湖北 宜昌 443003;3. 中国市政工程中南设计研究总院有限公司, 湖北 武汉 430010)

摘要:三峡库区内大量的涉水库岸边坡,其稳定性不仅受库水涨落的影响,而且还受到库区降雨的影响。为了分析凉水井滑坡在库水下降及降雨联合作用下的变形与稳定性响应规律,利用Geostudio有限元软件分析了8种不同工况下凉水井滑坡的变形特征与稳定性演化规律,定义并获取了滑坡各处的降雨响应因子与联合响应因子。变形结果表明,滑坡前缘变形主要受库水下降控制,而后缘变形则受控于降雨;库水降雨联合作用时滑坡表现出牵引式的运动特征,且在滑坡中后部出现了一个变形响应“迟钝”的区域。稳定性分析表明,滑坡稳定性主要受库水下降控制,其稳定系数随下降速度的增加而降低。但当库水下降速度大于0.6 m/d时,随着库水下降速度增加滑坡稳定系数的降幅逐渐减小,库水下降速度大于1.0 m/d时,库水下降速度的增加对稳定性影响较小,其稳定性对50年一遇的暴雨更加敏感。

关键词:凉水井滑坡; 库水降雨联合作用; 库水降速; 变形特征; 稳定性评价

船舶撞击荷载作用下高桩墩的破坏分析

陈宇1,吕杨2,齐广政3,孙熙平3

 (1. 中国民航大学 机场学院,天津 300300;2. 天津城建大学 土木工程学院,天津 300384;3. 交通运输部天津水运工程科学研究所,天津 300456)

摘要:提出了以动量守恒定律为基础,试算输入不同简化撞击力时间荷载曲线,计算结构的动力响应与现场检测结果一致为准则,基于有限元模型分析船撞结构损伤破坏的数值分析方法。以中泉石化船撞高桩系缆墩事故为背景,运用通用有限元显示动力分析软件LS-DYNA,建立了高桩系缆墩的三维有限元模型,采用所提出的方法计算分析了受撞系缆墩的破坏过程。数值分析结果表明,当撞击时间为13.75 s时,系缆墩残余位移与现场检测结果一致,系缆墩在船舶撞击作用下墩台发生剪切破坏的现象与事故现场相符;同时数值模拟结果表明系缆墩灌注桩混凝土在嵌岩端上部发生不同程度破坏,钢套筒进入屈服阶段;对系缆墩结构整体进行损伤等级评估,属于中等破坏。

关键词:高桩系缆墩; 撞击; 损伤; 破坏模式

渭河干流径流变化趋势及突变分析

王小杰1,姜仁贵1,解建仓1,朱记伟1,汪雅梅2

(1. 西安理工大学 省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室,陕西 西安 710048; 2. 陕西省江河水库管理局,陕西 西安 710018) 

摘要:流域水资源量的减少对区域水资源的利用、人类生存环境和经济社会发展等存在着重大影响,通过分析渭河干流径流量变化趋势和突变情况,为渭河流域水量调度和水资源管理提供科学支撑。采用Mann-Kendall非参数检验、累积距平、有序聚类、滑动t检验和R/S等方法分析渭河干流6个典型水文站1956—2015年径流量的历史演变规律、突变点和未来变化趋势。结果表明:渭河干流各站点的年和季节径流量均呈减少趋势。各站点的春、夏季节减少趋势的幅度大于秋、冬季节;从上游到下游,减少趋势的幅度越来越小。上游各站点呈现增加平稳减小的变化过程,且存在1970和1993年2个突变点,中游和下游各站点呈现增加波动平稳减小的变化过程,且存在1968和1993年2个突变点。渭河干流各站点年和季节径流量Hurst指数均大于0.5,即未来变化趋势与历史演变规律呈正相关性,表明渭河干流各站点径流量具有持续下降的趋势,相应部门应高度重视这一现象,制定合理的流域水资源管理对策。

关键词:渭河干流; 变化特征; 非参数检验; R/S分析; 径流演变

无砟轨道地基泥岩膨胀变形及水分迁移速率衰减规律

王炳忠1,王起才1, 2,张戎令1, 2, 3,王天双1,张唐瑜1,李航辉1

(1. 兰州交通大学 土木工程学院,甘肃 兰州 730070; 2. 兰州交通大学 道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室,甘肃 兰州 730070; 3. 兰州交通大学 甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室,甘肃 兰州 730070)

摘要:高铁无砟轨道对膨胀变形值要求极为严格,地基膨胀泥岩浸水引起的胀缩变形将对行车安全性和舒适性产生影响。为研究泥岩随浸水位置水平距离和深度增加时膨胀速率及水分迁移速率的衰减规律,以兰新铁路第二双线某处典型膨胀泥岩为研究对象,通过顶部和侧面两种浸水方式进行三组重塑泥岩膨胀变形试验。试验结果表明:距离浸水管水平长度不同,膨胀时程曲线变化规律不同。距离浸水管水平长度越远,膨胀速率越慢,水分迁移速率亦越小;侧面浸水时沿深度方向首先引起底部土体膨胀。通过对试验数据进一步分析,提出用初期平均渗透系数分析水分迁移速率衰减规律,经计算可知,水分迁移速率随与浸水管水平距离和垂直距离的增大均呈衰减趋势。研究结果可为地基泥岩上拱病害治理及预警提供理论支撑。

关键词:无砟轨道; 膨胀速率; 水分迁移速率; 距离; 衰减

高速铁路膨胀泥岩路基渗流及膨胀特性试验研究

张唐瑜1,马丽娜1, 2,张戎令1, 2, 3,王起才1, 2,王天双1,王炳忠1

(1. 兰州交通大学 土木工程学院,甘肃 兰州 730070; 2. 兰州交通大学 道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室,甘肃 兰州 730070; 3. 卡迪夫大学 工程学院,威尔士 卡迪夫 CF24 3AA)

摘要:以兰新高铁某典型膨胀泥岩路基段为研究对象,进行现场水平及竖向渗流试验,研究不同渗流方向下泥岩的膨胀及渗透特性。结果表明:水平及竖向渗流试验中,不同位置土样的体积含水率均经历前期快速增长、中期外凸弧线型缓慢增长和后期基本稳定这3个阶段。当泥岩发生水平渗流时,泥岩既发生膨胀,又发生软化,离注水管越近的土样膨胀量越大;离注水管远的土样朝已软化的泥岩方向释放膨胀能,导致其竖向膨胀量变小。影响水分在土样中渗透的因素主要有上部土样对下部土样的压密作用、基质吸力作用和重力作用。当泥岩发生自上而下竖向渗流时,土样最终体积含水率从上到下依次递减;泥岩膨胀会导致其渗透性减小;泥岩膨胀经历快速膨胀阶段、膨胀减缓阶段和膨胀稳定阶段。

关键词:高速铁路; 泥岩; 渗流; 膨胀特性

水工闸门振动研究现状及发展趋势

马斌,郭乙良

(天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300350)

摘要:随着我国高坝大库的建设,闸门结构的设计安装要求不断提高。闸门振动往往会影响大坝的正常运行,而闸门振动是一个复杂的结构性问题,研究难度较大。为解决振动问题,需清楚闸门振动的诱因并采取相应措施。基于现有的理论方法和成果,从振动现象、闸门振动等级标准、研究方法、闸门振动诱因分析及结构优化措施、弧形闸门动力稳定研究、振动的主动控制方法等多方面出发,详细介绍了闸门振动问题的研究进展,并提出了闸门振动急需解决的问题和未来6个研究方向,为闸门振动问题的研究提供一定参考。

关键词:闸门振动; 研究方法; 闸门振动诱因; 振动控制

河道山地灾害的卷积神经网络快速识别方法

赵鹏辉1,李俊杰1,2,康飞1

(1. 大连理工大学 建设工程学部 水利工程学院,辽宁 大连 116024; 2. 西藏大学 工学院,西藏 拉萨 850000)

摘要:河道山地灾害如泥石流、滑坡、山洪、水土流失等严重危害着河道周边公路、铁路、桥梁、大型水利工程等重要基础设施的安全。快速识别已发生的河道山地灾害意义重大,而传统巡检方式具有极高的危险性和滞后性,迫切需要新方法来替代。以深度卷积神经网络为代表的深度学习技术具有局部感知、参数共享、池化等多个特性,相比传统机器学习方法具有更强大的特征学习和特征表达能力。在深度学习开源框架下,利用大量河道山地灾害图片数据完成了Caffenet等多个深度模型的训练,并结合迁移学习方法,使河道山地灾害识别准确率最终达到90%以上,为河道山地灾害快速识别、群防群测体系的完善提供了新思路。

关键词:河道山地灾害; 卷积神经网络; 图像识别; 川藏公路

水下结构物表面缺陷的仿生双目视觉测量

万至达1,张学武1,盛金保2,向衍2,张卓1,李敏1,范新南1,罗成名1

(1. 河海大学 物联网工程学院,江苏 常州 213000; 2. 澳门真钱视讯手机,江苏 南京 210029)

摘要:以水库大坝深水表面裂缝为检测对象,提出了一种基于双目视觉的水下结构物表面缺陷测量方法。该方法在水下环境中标定双目摄像头的参数矩阵,对双目摄像头采集的图像进行校准,利用仿生技术对图像增强,采用基于半全局匹配的立体测量方法得到稠密视差图,进而推算出缺陷的几何参数,最终实现对水下结构物表面缺陷的测量。试验结果表明,该基于双目视觉的水下结构物表面缺陷测量方法稳定性高,可靠性强,测量精度满足工程需要。

关键词:水下结构物; 表面缺陷; 双目视觉; 仿生技术; 立体测量

水库灾变链链式风险评估

方致远1,2,向衍1,张凯1

(1. 澳门真钱视讯手机 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏 南京 210029; 2. 河海大学,江苏 南京 210098)

摘要:水库灾害事件在演化过程中表现为相互转异、耦合、持续演进等链式结构特点,并呈现不断演化的态势,所造成的危害与影响远比单一灾害事件大且深远,而水库灾变链式效应及其链式风险是研究该态势演化的关键,故针对水库灾变链式效应开展水库灾变链风险评估模型研究具有重要意义。为此,构建了水库灾变链风险评估模型,结合复杂网络理论与技术,选取边的介数、平均路径长度及连通度对灾变链脆弱性进行表征,并应用于工程实例,对其中相关灾害事件所构成的灾变链进行分析,得到每条灾变链的链式风险度量值并进行排序,可为灾害预警及断链减灾工作提供技术支持。

关键词:水库; 水库灾害; 链式效应; 灾害系统

HEC-RAS模型在二维溃坝洪水研究中的应用

宁聪1,傅志敏1,王志刚2

(1. 河海大学 水文水资源学院,江苏 南京 210098; 2. 黄河水利水电开发总公司,河南 济源 459017)

摘要:为准确模拟大坝失事后溃坝洪水的下游演进,运用HEC-RAS二维水动力学模型,修正面板坝溃口发展曲线,设计两种闸门开度的小井沟面板坝漫顶溃坝工况,模拟水库泄洪影响下溃坝洪水的下游演进并生成相应的洪水风险图、最大流速分布图、滞留时间图。研究结果展现了溃坝洪水在中下游平原丘陵地区的泛滥情况、洪水风险的分布差异以及水库泄洪对溃坝洪水的影响。分析得出不同闸门开度下溃坝洪水在中下游平原丘陵地区的淹没水深和范围差异明显,最大流速和洪水滞留时间区别不大,说明水库全力泄洪能有效降低溃坝洪水对下游人员聚居的平原地区的危害。研究成果对后续的人员疏散和损失估计具有重要参考意义。

关键词:二维模型; 漫顶; 面板坝; HEC-RAS; 小井沟水库

基于GeoDam-BREACH与Graham法的溃坝生命损失估算

傅志敏1,杜汶桐1,孟颖2,王志刚3

 (1. 河海大学 水文水资源学院,江苏 南京 210098; 2. 澳门真钱视讯手机,江苏 南京 210029; 3. 黄河水利水电开发总公司,河南 济源 459017)

摘要:应用GeoDam-BREACH工具包模拟了超标准洪水状况下小井沟水库下游的溃坝洪水演进过程,得到水库溃坝下游淹没范围与淹没区水深分布,然后采用Graham法对溃坝导致的生命损失风险进行分析。分析结果表明,小井沟水库发生漫顶破坏时,溃坝洪水对下游产生严重影响,下游村镇有受淹风险;下游溃坝淹没区域的风险人口死亡率较高,并且随着警报时间的减小而增大,从而得出警报时间和风险人口对溃坝洪水严重性的理解程度是生命损失的重要影响因素、应当加强水库大坝的日常巡查工作和预警系统的结论。研究成果为小井沟水库的防洪调度和应急预案编制提供了有效支持,对于同类水库的防洪和安全管理亦具有参考价值。

关键词:溃坝; 生命损失估算; GeoDam-BREACH; Graham法; 小井沟水库

CCTV视觉图像处理方法在土石坝涵管病害诊断中的应用

宋子龙1,梁经纬1,祝志恒2,蒋买勇3

(1.湖南省水利水电科学研究院,湖南 长沙 410007; 2.中南大学,湖南 长沙 410076; 3.湖南水利水电职业技术学院,湖南 长沙 410131)

摘要:随着土石坝服役时间延长,其下伏涵管病害尤其是渗漏现象亟需快速精准的安全诊断。提出了一种可用于土石坝涵管病害诊断的多视角视觉图像拼接方法,通过Closed Circuit Television(CCTV)管道机器人采集土石坝涵管全景视觉图像,结合多视几何三维重建技术构建涵管三维点云,再利用三维曲面估计技术判断出模型曲面,并对图像进行展平拼接,实现了土石坝涵管图像的渗漏与裂缝缺陷数字化自动识别和准确定位,为病害处治提供了参考依据。以湖南省某中型水库导流涵管为例,采用CCTV管道机器人采集涵管图像,通过多视角视觉图像拼接方法,获取了涵管全景数字展开图,与现场实地检查情况一致。该方法具有检测灵活、快速精准以及成本低廉等优点,在土石坝涵管病害检测领域具有广泛的应用前景。

关键词:土石坝; 涵管; 病害诊断; 视觉图像处理; 全景数字展开图; 渗漏; CCTV

里运河堤防险工险段典型失效模式分析

戴永琪1, 2,李宏恩2,刘晓青1

(1. 河海大学 水利水电学院,江苏 南京 210098; 2. 澳门真钱视讯手机,江苏 南京 210029)

摘要:里运河作为南水北调工程东线的输水主干线,其堤防的渗流与结构安全对确保南水北调东线工程运行调度与沿线公众生命财产安全具有重要意义。针对里运河堤防工程主要险工险段存在的渗流和结构安全问题,系统分析了影响工程安全的主要风险因子,提出了里运河堤防工程土堤、水闸和穿堤涵洞等建筑物的可能失效模式。结合工程勘察与安全检测成果,对里运河堤防主要险工险段的典型断面进行渗流和稳定计算,根据计算结果并结合堤防工程安全评价导则,确定里运河东堤渗流和稳定的安全性等级,对典型险工险段进行了综合安全评价,里运河东堤存在严重安全隐患,综合评价为三类堤。研究成果可为里运河堤防加固与监测设计工作提供依据。

关键词:堤防工程; 险工险段; 失效模式; 安全评价

MLR-Legendre多项式模型在混凝土坝裂缝开度预测中的应用

邱莉婷1,沈振中2,马福恒1,聂柏松3

 (1. 澳门真钱视讯手机,江苏 南京 210029; 2. 河海大学,江苏 南京 210098; 3. 华东勘测设计研究院有限公司,浙江 杭州 311122)

摘要:在混凝土坝裂缝开度预测中得到了广泛应用的统计回归模型仍存在不足。首先,对小容量样本的观测时间序列难以建立有效的统计回归模型;其次,预测模型未能考虑残差项,而残差项包含了裂缝发展演变的海量信息,为了准确预测裂缝开度还须在预测模型中纳入残差项。同时,统计回归模型的残差序列中存在混沌成分,残差项受到某种动力特性支配,故基于混沌理论对残差项进行推求,建立了统计与混沌混合预测模型。采用基于Legendre多项式的RLS(递推最小二乘法)自适应预测算法,提出了针对小容量样本观测数据时间序列的实时预测模型以及针对大容量样本观测数据时间序列的统计回归-Legendre多项式残差预测模型。最后,结合陈村重力拱坝在105 m高程的裂缝开度实测数据,对裂缝开度实时预测模型以及统计回归-Legendre多项式组合模型分别进行了检验,结果表明模型具有良好的预测精度,可为工程的安全运行管理工作提供一定的技术支持。

关键词:混凝土坝; 裂缝开度; Legendre 多项式; RLS自适应算法

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