土石坝工程运行期BIM与GIS融合管控平台研发

针对土石坝工程运行期海量监测数据异构、数据整合分析困难、管理效率低下等问题,提出以BIM与GIS融合应用为核心的解决方法,同时搭建运行期物联网感知体系,利用Socket技术,实现监测数据的实时传输。基于此,研发了土石坝工程运行期BIM与GIS融合管控平台,打通了多维业务数据与BIM模型的数据壁垒,实现了数据的对象级管理和整合分析,同时针对数字化移交、监测信息管理、安全分析预警等进行全方位三维可视化管控,促进了土石坝工程运行期的精益管理。实例应用结果表明,BIM与GIS融合管控平台解决了土石坝工程运行期管理过程中可视化程度低、数据信息整合困难的问题,为土石坝工程运行管控提供了一种新方法。     

基于 BIM+GIS 的长距离引水工程建设管理系统设计与实现

针对长距离引水工程建设管理中存在可控性弱、信息共享交流困难等问题,提出了 Skyline 平台集成 BIM 信息模型的方法,实现了施工进度模拟和工程量统计,通过 Skyline 软件的二次开发建立了基于网络的长距离引水工程建设管理系统。系统以三维空间大场景为可视化交互环境,为各参建方提供了一个可视化的信息共享与协同办公平台,同时实现了以进度和工程量管理为核心的八大项目管理功能,满足引水工程建设管理需求,体现了 BIM 和 GIS 融合在引水工程建设管理中的应用价值。目前系统已应用到某引水工程中,效果良好。     

早期混凝土黏弹性行为的温度-结构场耦合分析

为了模拟早期混凝土温度应力,基于ABAQUS二次开发平台,编写考虑水泥水化度影响的温度场计算用户子程序和考虑成熟度影响的黏弹性应力场计算用户子程序,并通过与理论公式对比验证子程序开发的合理性。采用温度场和应力场耦合方法,将子程序应用于研究某大体积混凝土承台的早期温度应力变化规律。结果表明,在考虑和未考虑水泥水化度的影响下,温度场变化规律相同,但考虑水泥水化度影响后温度峰值低于未考虑水泥水化度影响的情况;在考虑和未考虑早期混凝土徐变的影响下,表面点和中心点的应力值在浇筑早期都有较大程度的减小,说明混凝土的徐变特性对早期混凝土的拉、压应力增长都有一定的削弱作用;因早期混凝土抗拉强度较低,在承台表面易产生大致垂直于边缘的温度裂缝,在实际工程中应予以关注。     

母线洞对地下洞室群施工期风流行为的影响研究

基于CFD技术，采用标准k-ε湍流模型，分别建立地下洞室群风流场单相流模型和CO扩散混合模型。对施工期通风风流行为进行三维数值模拟，分析了母线洞贯通前后主厂房的风流场分布和厂房内不同位置CO浓度分布随时间的变化趋势。结果表明：母线洞贯通后使得主厂房内低速涡旋区增大，造成厂房底部施工工作面附近风流场紊乱，在工作面附近区域形成污染物滞留区。这易导致主厂房和主变室之间形成污风循环，对安全施工造成影响。     

基于BIM+GIS的水电工程施工期协同管理系统研究

针对目前水电项目建设过程中出现的专业协同性差、管理效率低、协调困难等问题,提出了基于BIM+GIS的水电工程施工期协同管理框架,利用BIM+GIS融合技术、WebGL 3D图形技术等手段,以BIMServer和Cesium 3D GIS平台为依托开发了基于BIM+GIS的水电工程施工期协同管理系统。该系统为水电工程各参建方提供了一个宏微观信息并举的三维可视化交互环境,将BIM精细化模型与GIS大场景深度结合,实现了对水电项目管理进度、费用、质量、安全等指标的协同控制,有利于对水电工程建设阶段的科学化、精细化、智能化管理,体现了BIM+GIS技术在水电工程施工期项目管理过程中的应用价值。目前,该系统投入使用至某水电工程中,应用效果良好。     

不同消能型式下高坝泄流水力特性分析

高坝泄流主要有挑流、底流、戽流三种基本消能型式,通常需要采用水工模型试验进行复核及优化,本文采用RNG k-ε紊流模型与VOF方法,对挑流、底流和戽流三种不同泄洪消能型式进行了全域三维数值模拟,求解高坝下游消能区流场,从消能区水流流态、压力、临底流速等关键水力因素方面,研究了不同消能型式下高坝泄流水力特性,并为实际工程消能防冲初步设计提供了重要参考依据。     

基于碳足迹理论的大型水电枢纽工程环境排放分析

为了定量论证大型水电的碳减排作用,基于碳足迹理论采用混合生命周期评价方法研究大型水电枢纽工程生命周期的温室气体排放。研究基于某大型混凝土重力坝枢纽布置方案,生命周期考虑材料设备生产阶段、运输阶段、施工阶段和运行维护阶段。结果表明:该工程生命周期内总的温室气体排放量为1145.49×104t CO2e,年平均排放25.46×104t CO2e,碳排放因子为14.09 g CO2e/k Wh,仅为火电碳排放水平的1.71%。运行维护阶段的碳足迹占生命周期碳足迹的比例最大,为50%,材料设备生产阶段、施工阶段和运输阶段分别占45%、3%和2%。建议尽量减少水泥和钢材的用量,改善混凝土浇筑和开挖的施工工艺,严格清理库区以使得水电环境排放降到尽可能低。通过定量分析大型水电全生命周期直接和间接的温室气体排放,可知大型水电是清洁能源。     

基于WebGIS的土石坝碾压监控可视化平台开发

针对传统的土石坝碾压监控平台采用C/S架构无法实现全网络端碾压状态的快速查看与共享的问题,提出采用B/S架构搭建碾压监控平台。系统采用ThinkPHP开源框架实现碾压过程管理平台开发。通过搭建Node.js服务器,结合Socket.io即时通信技术,将WebSocket协议运用到客户端/服务器异步通信中,实现碾压数据的实时传输与图形化转换,解决了数据传输过程中资源消耗大的问题。集成Cesium开源框架,实现WebGIS下的碾压过程可视化展示与历史回放,为土石坝碾压过程管理提供直观的数据展示。某土石坝实例应用验证了该系统的实用性,具有较大的工程应用与推广价值。     

软土地区盾构法隧道施工三维数值模拟

本文采用三维有限元方法,考虑软土的固结作用和隧道开挖与周边建筑物变形的相互作用,对隧道施工的全过程进行数值模拟,分析盾构法隧道施工对周边建筑物的影响。数值计算结果表明:在考虑流固耦合的条件下,盾构法隧道开挖时3~4倍洞径范围内的土体变形可能会超过土体位移的规范规定值,施工中应加强该距离范围内的土体和周边建筑物的监测;盾构法仅对开挖掌子面处附近局部区域的孔隙水压力有影响,说明软土地区盾构法隧道施工对地下水的扰动很小;通过监测数据与计算值的对比分析可以得出,典型监测点的变形规律与监测规律相同,说明在工程条件相似的软土地区采用数值模拟对盾构法隧道施工进行预测和仿真分析是可行的,具有一定的工程参考价值。     

基于XFEM的强震区砼重力坝开裂与配筋抗震措施研究

已有震害表明,混凝土坝遭遇强烈地震将不可避免地产生开裂。扩展有限元法（XFEM）通过在相关节点的影响域上富集非连续位移模式,使得对非连续位移场的表征独立于单元边界,可以有效描述混凝土中的裂纹扩展。基于扩展有限元模型,采用合理的地震波动模型对国内某混凝土重力坝强震下的动力破坏过程进行了分析;针对大坝破坏情况,应用嵌入式滑移模型模拟了混凝土重力坝配筋前后的地震响应和破坏状况,据此评价局部配筋的抗震效果。研究表明,局部配置抗震钢筋虽无法防止裂缝的发生,但可有效限制坝体裂缝的开裂扩展范围及深度,减少裂缝的开度,有效改善坝体的抗震性能。