镇安抽水蓄能电站弃渣坝分区优化研究

镇安抽水蓄能电站弃渣坝体型复杂、弃渣量大且坝坡上建有永久上坝道路,为了保证弃渣坝的安全稳定以及上坝道路的交通安全,该文结合弃渣坝体型结构、施工计划与弃渣种类,采用有限元分析法进行弃渣坝的分区设计。通过对弃渣坝进行合理分区,将坝体分为上游上坝坡、上游下坝坡、路基、下游坝坡4个区域,经过变形与稳定性分析得出：采用覆盖层渣料填筑于上游上坝坡,以及使用模量较高的风化层渣料填筑其余区域的分区方案,则弃渣坝稳定性较高、永久道路的变形量较小,从而使弃渣坝整体安全性与可靠性较高,说明该方案具有较大合理性。     

砂卵砾石料强度及变形大型三轴试验研究

对不同相对密度的双江口心墙坝覆盖层砂卵砾石料,进行了各向等压固结排水剪切试验,研究了相对密度对砂卵砾石料的强度及变形性质的影响,结果表明:砂卵砾石料的线性强度指标Ф及非线性强度指标Ф0、△Ф均随相对密度Dr的增加而增大,且Ф0及△Ф与Dr之间均存在良好的线性关系;随着相对密度的增加,试验得到的砂卵砾石料的体变(压缩)量减小,而剪胀性则增大;砂卵砾石料的割线模量及破坏时的泊松比均随相对密度的增加而增大。根据试验数据总结了割线模量E1与Dr、围压σ3之间的关系式,以及破坏时的泊松比V1f与相对密度Dr、围压σ3之间的关系式,据此可作为砂卵砾石变形大小的判断标准。     

积石峡面板堆石坝湿化变形分析

针对积石峡面板堆石坝的开挖料进行了湿化试验,结果表明开挖料的湿化剪应变主要与当前应力水平有关;湿化体应变不仅与当前的围压有关,还与当前的应力水平有关.在分析试验得出的基本规律的基础上改进了沈珠江湿化模型,与试验结果对比表明该模型能够较好地模拟开挖料的湿化特性,并可以模拟开挖料湿化变形的剪胀性.基于改进的湿化模型对积石峡面板堆石坝蓄水引起的湿化变形进行了三维有限元分析.结果表明大坝蓄水后坝体发生指向下游的顺河向位移及竖向沉降增量;面板的挠度增大,顺坡向压应力出现压应力增量;面板水平向压应力和拉应力均有所增加,拉应力仍主要分布在面板两侧.     

西龙池抽水蓄能电站蜗壳结构三维有限元计算分析

本文应用三维有限元方法，对西龙池抽水蓄能电站整体蜗壳结构在不同充水保压值K1情况下的应力状态进行计算分析。结果表明，充水保压值K1的大小对蜗壳外围混凝土的应力状态有重要影响，蜗壳外围混凝土中沿蜗壳断面的环向拉应力是控制应力，其数值随着蜗壳断面直径的减小及距蜗壳表面距离的增大而减小，最大环向拉应力出现在蜗壳与进水钢管相接断面的顶部；沿蜗壳轴线方向的应力为相对均匀的拉应力，最大拉应力出现在外围混凝土厚度最薄的部位。在对蜗壳应力状态和运行特性进行分析的基础上，提出合理的充水保压值K1。     

磷渣粉对水工混凝土性能的影响

本文研究掺磷渣粉水工混凝土的强度、弹性模量、极限拉伸、干缩、绝热温升、自身体积变形等性能。结果表明：单掺磷渣粉后,水工混凝土的强度不会降低,极限拉伸值变大,绝热温升增大,干缩变形增大;与粉煤灰复掺能减小混凝土的弹性模量和自身体积变形;最后,对磷渣粉的水化机理进行了研究;总体而言,掺磷渣粉能改善水工混凝土的部分性能,有利于大坝安全。     

椭圆-抛物线双屈服面流变模型的应用与研究

堆石料具有剪胀、剪缩和流变等特性,堆石料流变严重影响高土石坝心墙、面板等结构的受力变形。为此结合室内试验,建立了一个考虑堆石流变特性的双屈服面流变模型。本文以水布垭面板堆石坝为例,采用双屈服面流变模型对坝体沉降变形、面板应力和挠度进行分析。计算结果表明:该模型能够综合反映复杂加载情况下堆石料剪胀、剪缩和流变特性;流变对坝体及面板的应力变形呈增大效应;200 m以上的高坝满蓄后5年左右流变效应仍未完全趋于衰减稳定;流变对面板拉应力的影响较大,轴向拉应力增幅达30%,顺坡向则次之;对比现场观测资料,自然界日晒雨淋过程会对堆石长期变形产生影响,现有的流变计算中均忽略了此类因素的影响,导致计算结果小于实测结果。     

考虑可再生能源不确定性的风-光-储-蓄多时间尺度联合优化调度

提出一种计及可再生能源不确定性的风电、光伏、电化学储能和变速抽水蓄能电站多能互补协同的优化调度方法。考虑电化学储能和变速抽水蓄能电站的互补调节特性,建立风-光-储-蓄联合运行的多时间尺度调度架构。在日前调度阶段,考虑风电和光伏出力的相关性,生成基于生成式对抗网络和峰值密度聚类算法的日前风光联合出力典型场景,综合考虑风光出力的不确定性和抽水蓄能电站与电化学储能的容量特性,建立面向调峰需求的随机优化日前调度模型;在日内优化阶段,以最小化弃风弃光与电网备用电能为目标,构建变速抽水蓄能电站出力修正方法,制定电化学储能日内调度计划;在实时校正阶段,基于模型预测控制方法,以日内优化调度结果为参考,对电化学储能出力进行精确控制,最小化风光预测误差的影响。算例分析结果表明,所提方法可以有效减小电网负荷峰谷差,平抑风光联合出力波动,提升可再生能源消纳率。     

基于负荷曲线优化的抽水蓄能电站优化调度

随着负荷峰谷差增大,电力系统调峰困难问题日益突出。抽水蓄能电站具有启停迅速、削峰填谷等良好的运行特性,可以作为调峰电源优化负荷曲线,减小负荷峰谷差和波动性。建立了以抽水蓄能电站运行后的等效负荷曲线峰谷差减小、曲线更为平滑为目标的多目标抽水蓄能电站优化调度模型。利用引入Maxmin函数和ε支配的改讲多目标粒子群算法对模型进行求解。通过算例验证了本文所提模型和算法的有效性和合理性。     

基于大型三轴试验的胶凝堆石料力学特性试验研究

胶凝堆石料作为一种新型筑坝材料,在坝工建设中具有广阔的应用前景,其材料性能介于堆石体材料和混凝土材料之间。通过开展胶凝堆石料的大型三轴试验,得到了不同龄期、不同围压下的应力-应变关系曲线,进而分析了龄期和围压对三轴受压破坏强度、体积变形以及龄期对抗剪强度的影响规律,并通过试验数据回归分析,得出胶凝堆石料破坏强度与围压和龄期、抗剪强度与龄期之间满足相关关系,为胶凝堆石料本构模型的建立和胶凝堆石坝的设计提供参考依据。     

循环荷载作用下粗粒料变形特性的试验研究

本文采用大型三轴试验机对粗粒料进行了不同应力条件下的动三轴循环加载试验,系统地研究了粗粒料在循环加载条件下的变形特性,并探讨了振次、围压、固结应力比和同步径向振动等因素对粗粒料变形特性的影响.试验结果表明,粗粒料的变形可分为往复变形和残余变形两部分,其中往复变形并不等同于传统意义上的弹性变形;固结应力比的增大使得粗粒料的往复轴应变和往复体应变减小,残余轴应变的增长速率随着固结应力比的增大而增大,而残余体应变的增长速率随着固结应力比的增大而减小;同步径向动应力比的增大,抑制了往复轴应变和残余轴应变的发展,而有利于往复体应变和残余体应变的发展.     

磷渣混凝土干缩特性研究

通过干缩率测定、吸水动力学方法和热力学理论研究了磷渣细度、掺量对混凝土、砂浆及净浆干缩率和孔结构的影响。结果表明：磷渣对干缩性能（尤其是早期）影响显著,磷渣越细、掺量越大,干缩也越大。磷渣混凝土的干缩变形大于粉煤灰混凝土。磷渣混凝土的干缩率与其水泥石的干缩率具有很好的相关性;水化初期,掺磷渣浆体的孔结构均匀性差、平均孔径大,导致干缩大;水化后期,随着磷渣不断水化,孔结构性能逐渐改善,干缩也随之减小。     

塑性混凝土常规三轴性能与强度计算模型

通过立方体试件的常规三轴试验,研究塑性混凝土在固定围压和固定围压比值两种条件下的常规三轴性能。结果表明:常规三轴应力下的塑性混凝土第一主应力-应变关系曲线可分为初始反弯段、直线段、曲线段和直线平台段,其中的初始段有明显弹性特征,直线段之后塑性变形较大。对于同一配合比的塑性混凝土,随围压或围压比值的增加,塑性混凝土的极限强度、上升段斜率、峰值应变、极限应变均有增大的趋势;塑性混凝土常规三轴强度是其立方体抗压强度的3~7倍;在固定围压比值下的塑性混凝土黏聚力比固定围压下有所增加,内摩擦角有所减小。通过对本文和收集到的共144组试验数据的分析,利用双剪统一强度理论和摩尔库伦准则,建立了常规三轴应力作用下塑性混凝土统一强度计算模型。     

堆石料干湿循环变形特性试验研究

采用中型三轴试验仪,对堆石料进行了各向等压条件下与偏应力条件下的干湿循环试验,探究堆石料在浸水湿化和排水干燥循环过程中的变形特性以及应力状态对堆石料干湿循环变形的影响。试验结果表明:在各向等压条件下,较低围压时,干湿循环过程中的湿化体变量随围压的增加而增加,较高围压时,不呈现此规律;且湿化体应变主要发生在初次浸水饱和的过程中。偏应力条件下,湿化变形的方向与发生湿化时加载变形的方向一致,而排干过程中变形的方向朝体缩方向发生明显偏转,可能主要发生流变变形;初次浸水湿化变形的变形量非常显著,在试验条件下初次湿化轴变量与总湿化轴变量的比值为75%~95%;较低围压时,初次湿化轴变量随着围压与应力水平的增加而增大,而较高围压时随围压的变化不符合此规律。堆石料试样在干湿循环过程中发生的变形(体应变与轴向应变)随循环次数逐渐增加,并趋于稳定,可用双曲线模型来表示试样干湿循环变形随循环次数的变化。     

增强土料击/压实性能的试验研究

本文针对土料/坝料等填方工程在密实化处理时常见的含水量控制难题,提出一种新的解决方案:向土料中添加改良剂,以提高其填筑性能。笔者选择长链有机化合物(LAS)对黄土进行改良,通过击实实验成功验证了改良的可行性。经过改良,处理土样时对含水量的要求有大幅降低,可在较大的含水量区间进行夯击处理,且改良后土样的击实干密度在较大的含水量区间均大于未改良土样的最大干密度。在低密度时,改良样的渗透系数略大于未经改良重塑土样的渗透系数,随着干密度的增加,两者基本相同,证明此改良方案是适合坝料的。改良之后的土样随着渗透时间历程的增大,渗透性表现为不断减小的趋势。通过工艺条件的对比控制,分析确定最优的施用工艺。     

高面板堆石坝面板应力分析及抗挤压破坏措施

多座已建高面板堆石坝在运行期或遭遇地震时面板发生了挤压破坏现象。本文采用三维静、动力有限元方法,分析了高面板堆石坝面板的坝轴向应力分布规律,研究了竖缝压缩模量对面板挤压应力的影响。分析表明：满蓄时由于水压力的作用,堆石体对面板产生指向河谷的摩擦力,因此面板的坝轴向应力以压应力为主,最大值发生在河谷中部,面板两岸坝肩局部存在较小的拉应力;地震后大坝发生整体沉陷,导致河谷中央坝顶区域面板的坝轴向压应力最大。随着坝高的增加,运行期和地震期面板的坝轴向压应力均逐渐增大。将河谷中央面板主要受压区的竖缝采用压缩模量较低的填充材料后,能有效减轻面板的坝轴向压应力。     

河谷地形对面板堆石坝应力位移影响的分析

本文分别采用沈珠江双屈服面弹塑性模型和清华弹塑性损伤模型描述堆石料和土与结构接触面,采用三维有限元分析方法计算了不同河谷宽高比时大坝的应力和位移。结果表明河谷地形对于大坝应力和位移特性有显著影响。河谷宽高比减小后,坝基对坝体的约束作用加强,导致：（1）坝体的变形减小;（2）面板的挠度随之减小;（3）面板顺坡向应力出现了拉应力从而增大了面板出现拉裂缝的可能性;（4）面板顺坝轴向拉应力减小,顺坝轴向压应力则出现先减小后增大的趋势;（5）面板周边缝张开量明显减小。     

蓝派冲击压实技术在建筑施工中的应用

蓝派冲击压实技术碾压堆石体时 ,利用牵引机拖动非圆形压实轮滚过堆石体 ,压实轮对堆石体产生冲击、揉压、碾压作用 ,在高能量、大振幅的冲击振动下 ,块石棱角破碎 ,坝料实现嵌填 ,而揉压、碾压又使其得以相对稳固。经多次冲击、揉压、碾压作用 ,填料被逐步压密、压实。该技术使用结果表明 :冲碾后级配的变化满足设计要求 ;堆石层间结合紧密 ;被压实物料的干密度达到设计指标。     

料粉振磨处理在各向异性干压永磁铁氧体中的应用

以高性能的预烧料为原料,采用有别于传统制备干压料粉的工艺,通过对细磨烘干后的料粉进行振磨处理,制备各向异性干压永磁铁氧体材料。结果表明,料粉的振磨处理减少了料浆在高温烘干时不可避免出现的粉体颗粒间的粘连,提高了粉体的分散性,有利于取向成型时粉体颗粒在磁场中的转动,进而提高了干压成型体的取向度和密度。典型干压磁体磁性能为:剩磁Br=404 mT、磁感矫顽力Hcb=283 kA/m、内禀矫顽力Hcj=317 kA/m、最大磁能积(BH)max=30.4 kJ/m~3。     

非饱和石灰黄土土水特征与压缩湿陷特性研究

针对西北地区非饱和黄土存在的增湿湿陷问题,利用非饱和固结仪对石灰改良黄土进行无应力测吸力和控制基质吸力的压缩试验,研究了不同石灰含量及不同干密度石灰改良黄土土水特征、压缩特性,以及增湿变形和湿陷变形特性。研究结果表明：石灰含量对非饱和黄土的土水特征曲线影响不大,但干密度对石灰改良黄土的土水特征曲线影响较大;压缩指数和屈服应力都随着吸力的增大而增大,回弹指数随吸力的变化几乎不变;同一竖向压力下,初始吸力越大,湿陷系数越大,湿陷起始压力都随着初始吸力的增大而减小,而最大湿陷系数和最大湿陷压力却都在增大;当石灰含量超过3%时,?s（p = 200 kPa）小于0.015,说明石灰改良黄土已基本消除湿陷性,具有工程应用意义。     

压剪作用下水工沥青混凝土动态力学性能研究

研究水工沥青混凝土在压剪作用下的动态力学性能对保障沥青混凝土心墙坝安全运行具有重要意义。本文采用自主研发的压剪试验装置，通过试验研究水工沥青混凝土不同温度(5℃、15℃)和不同法向应力(1 MPa、2 MPa、3 MPa)下，在不同剪切速率(0.0005 s^-1、0.001 s^-1、0.005 s^-1、0.01 s^-1)作用时的动态力学性能。结果表明：各试件均呈现明显的斜缝剪切破坏特征，不同法向应力和剪切速率对试件的破坏模式及剪切应力-应变曲线影响程度不同。随着法向应力和剪切速率的增大，剪切强度和剪切模量相应增大。峰值应变随法向应力的减小而增大，但随剪切速率的增大而增大。最后，采用Mohr-Coulomb准则得到了水工沥青混凝土黏聚力c和内摩擦角φ随剪切速率的变化规律。