基于深度阈值卷积模型的土石料级配智能检测方法研究

土石料级配合理性直接影响土石坝的力学特性与抗渗性能,当前级配检测主要依靠人工筛分试验,无法实现大规模快速检测。传统图像识别算法不符合土石料级配检测的精度要求,深度学习图像识别算法需要海量人工标记的训练样本,难以满足工程实际需求。本文结合传统图像识别中基于最大类间方差的边缘检测算法与卷积神经网络深度学习模型,研究了土石料图像识别与级配数据智能分析相结合的级配检测方法,建立了可实现级配快速检测的深度阈值卷积模型(Deep Otsu Convolutional Neural Network,DO-CNN),提高了级配检测的精度,并以灰岩石料为典型样本,通过18组标准筛分试验获取土石料级配数据及图像,进行模型训练与验证。结果表明:与仅使用基于最大类间方差法的边缘检测模型相比,DO-CNN模型能够极大提高级配检测的准确率与稳定性,实现基于图像的土石料级配快速检测。对于5 mm以下细小土石料颗粒,模型识别精度同样较高。     

堆石坝混凝土面板裂缝的渗流形态及计算模型

通过对面板裂缝特征及其渗流形态的分析，基于等宽缝隙稳定流的运动规律，研究建立了堆石坝混凝土面板裂缝的渗流计算模型。借助于该模型，使得面板裂缝渗流的有限元模拟计算成为可能。运用该计算模型，通过实例分析，本文获得了在面板产生大量裂缝情况下（非常工况）面板堆石坝的渗流变化规律。     

PCCP断丝破坏规律Ⅰ：原型试验研究

目前断丝是预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe，PCCP)结构性能评估时考虑的主要因素。由于砂浆对钢丝的握裹作用，断丝预应力损失的初始范围、扩展时机和扩展幅度是研究管芯预压应力保有量的关键指标。本文基于分布式光纤传感器，考虑了3类荷载作用下2类断丝的影响，对4根相同设计参数的PCCP进行了断丝直到破坏的原型试验研究。在恒定内压下集中与离散断丝、循环内压下离散断丝以及恒定外压下集中断丝试验中，管体破坏时的极限断丝数(率)分别为60(19.8%)、185(61.1%)、140(46.2%)和150(49.5%)。试验获得了不同工况下管体破坏过程中各层材料初始损伤和管体最终破坏时对应的断丝数量，揭示了管芯的预应力损失和破坏规律，展现了断丝PCCP结构性能评估时应注意的关键因素，为开发断丝破坏过程的数值模拟方法提供了依据。     

抽水蓄能电站输水及地下洞室系统渗流场三维有限元分析

抽水蓄能电站输水系统和地下厂房系统埋深较大,在上下库高水头差作用下,裂隙围岩渗流对工程建设安全和运行管理具有重要影响。依托牛首山抽水蓄能电站,采用三维渗流场有限元方法,建立包含输水系统、地下厂房系统和洞室围岩的三维渗流场数值计算模型,基于稳态渗流分析方法,在参数反演分析基础上,分析了抽水蓄能电站输水及地下洞室系统渗流场分布规律,讨论了上下库水位变化及厂房下游侧帷幕失效对渗流场的影响。结果表明：不同运行水位情况下,输水系统和地下厂房排水系统可以有效降低管道外水压力和厂房区浸润线位置,地下厂房大部分位于浸润线以上且渗流量在合理范围之内;厂房下游侧帷幕对减小厂房区渗流量具有明显的作用,对于地下水丰富且规模较大的地下洞室系统,有必要设置厂房下游侧帷幕。     

混凝土面板堆石坝地基防渗墙塑性损伤数值分析

在坝体填筑和水库蓄水作用下,防渗墙工作和受力条件复杂,可能产生塑性应变和墙体开裂.本文结合实测资料和数值分析,研究面板堆石坝深覆盖层地基防渗墙的应力变形和损伤特性.在基于实测资料分析防渗墙应力变形特性的基础上,采用混凝土塑性损伤模型,建立防渗墙应力变形及损伤特性的三维数值计算模型.数值模型考虑坝体和地基渗流-应力耦合效...     

沥青混凝土心墙堆石坝地震变形评价方法及其可靠度分析

沥青混凝土心墙堆石坝可就地取材,工程造价低,在我国西部强震区被广泛应用。因其工作条件复杂,且筑坝材料具有非线性特性,故其地震安全评价问题一直受到工程界的关注。因此开展地震作用下沥青混凝土心墙堆石坝的可靠度分析具有理论意义和工程应用价值。本文以坝体裂缝作为坝体地震变形破坏的判断依据,将坝体地震变形倾度作为地震安全的控制指标,建立了基于倾度法和中心点法的沥青混凝土心墙堆石坝地震变形可靠度分析方法。以某98 m高的沥青混凝土心墙堆石坝为例,进行了地震变形的可靠度分析。结果表明:基于本文沥青混凝土心墙堆石坝地震变形可靠度分析方法,获得的大坝设计基准期内的年计地震变形失效概率py=2.156×10~(-6),对应的可靠指标β=4.6,满足规范要求;采用倾度法和中心点法相结合,可以考虑坝体材料分区的影响,获得较为准确的土石坝地震变形失效概率结果,对土石坝具有普遍适用性。本文提出的土石坝坝体地震变形可靠度分析方法,可为沥青混凝土心墙堆石坝抗震设计、地震风险分析以及风险等级的建立提供依据。     

碎石桩加固地基对风化料坝应力变形影响研究

近年来振冲碎石桩逐渐应用到土石坝坝基处理中,为研究碎石桩加固地基对大坝应力变形的影响,以覆盖层地基上的某混凝土防渗墙风化料坝为背景,利用碎石桩对地基进行加固处理。在考虑坝料流变特性的基础上,采用非线性有限元方法,计算分析在碎石桩加固地基与未加固地基下,大坝在蓄水期和运行期的应力变形。通过对比计算结果,系统总结了碎石桩加固地基对坝体与防渗墙应力变形的影响规律。结果表明:在碎石桩加固地基下,大坝在蓄水期、正常运行1 a、正常运行5 a、正常运行10 a后,坝体和防渗墙的应力和变形相比未加固地基下都有所减小,相对而言,变形减小的幅度更大一些。可见利用碎石桩加固地基,可以有效地改善坝体和防渗墙的应力和变形,利于大坝保持稳定运行状态。     

复杂地质条件下沥青混凝土心墙坝风险识别方法

针对复杂地质条件下沥青心墙坝风险识别问题,本文从“三高一深”复杂地质条件、沥青混凝土心墙和传统土石坝三个风险维度,系统建立沥青混凝土心墙坝风险指标体系。针对主客观信息融合不充分问题,本文采用三角模糊层次分析法（TFAHP）确定风险指标主观权重,通过指标重要性评价法（CRITIC）确定其客观权重,并利用博弈论法（GT）计算最优组合权重,构建基于TFAHP-CRITIC-GT组合赋权模型的沥青心墙坝风险智能识别方法。实例分析表明,新疆奴尔沥青心墙坝工程复杂地质条件风险指标权重占比0.516,是该工程的重要风险因素。综合考虑复杂地质条件风险对于准确识别沥青心墙坝风险因素具有重要工程意义,本文提出的指标体系及识别方法对于西部地区复杂地质条件大坝风险识别及评价研究具有推广价值。     

面板堆石坝性状的初步统计分析

在很多情况下面板堆石坝已经成为优选坝型,但其设计很大程度上仍然依赖于工程经验。目前很少有文献基于大量工程实例数据对面板堆石坝的性状展开研究。收集和统计过去50 a已建的87个面板堆石坝的建设信息和性状监测记录,从统计学的角度分析面板坝性状特征。基于工程实测数据对填筑完工后坝顶沉降、面板挠度和应力、竣工时坝体最大沉降进行统计分析和规律总结。重点讨论了堆石母岩饱和状态抗压强度、地基特性、河谷形状和渗流对大坝性状的影响。结果可以进一步加强对面板堆石坝性状的深入理解,同时为面板堆石坝的设计、施工和运行管理提供指导和参考。     

Q460D高强钢及其焊缝连接疲劳性能试验研究

在疲劳荷载作用下钢结构焊缝区易发生疲劳断裂,通过Q460D高强钢及其焊缝连接的疲劳性能试验研究,结合试验数据,拟合了Smax-N曲线预测其疲劳寿命,根据疲劳损伤理论分析了疲劳破坏程度,并通过断口形貌揭示了疲劳裂纹扩展规律。研究结果表明：Q460D母材具有较高的疲劳抗力;对接焊缝接头Smax-N的95%保证率曲线与ANSI/AISC 360-10的疲劳设计曲线吻合较好;GB 50017—2003的设计曲线能较好预估循环次数大于40万次以上十字接头的疲劳寿命。损伤指标能够较好地表征疲劳破坏过程中构件内部状态的变化,缺口系数越大,损伤发展越快。瞬断前裂纹扩展规律与损伤发展一致,随着损伤发展疲劳条带间距逐渐变大。