摘要：混凝土结构遭受环境侵蚀破坏的现象普遍存在于水利工程中,非饱和水分传输是产生环境侵蚀的一个重要因素。碾压混凝土由于自身施工特点容易出现层间、界面等薄弱面,研究非饱和水分传输行为有助于提高混凝土耐久性能。为深入分析碾压混凝土中水分传输的特点和影响机理,采用试验和细观模拟相结合的方式,在分析初始条件、吸水时间等水分传输影响因素外,重点分析了碾压混凝土在水分传输中的各向异性以及层间对水分传输特性的影响。试验与模拟结果表明,碾压混凝土不同方向的水分传输特性差异较大,层间结合及其位置对混凝土水分传输过程影响较大,为提高碾压混凝土防渗抗裂性能提供了科学依据。

摘要：高寒地区碾压混凝土重力坝越冬层的保温是坝体温控防裂的关注要点。不同于传统的外部保温措施,本文提出一种用于RCC坝越冬层面的碾压式导电混凝土(Electrically conductive Roller-Compacted Concrete,ERCC),可通过自发热解决寒潮期坝体内外温差大的问题。ERCC的电热性能是区别于常规混凝土的主要特性,电阻率是其关键参数。首先制备了不同粗骨料含量的ERCC试件,测量不同龄期下电阻率的变化趋势,得出粗骨料含量对电阻率的影响;进而建立ERCC-2D细观数值模型,分析了界面过渡区(Interfacial Transition Zone,ITZ)对混凝土电阻率的影响,通过数值计算对ITZ进行参数率定;最后通过耦合连续介质与非连续介质计算方法,建立出不同粗骨料含量下的ERCC-3D细观数值模型,通过试验验证细观数值模拟的正确性。可以发现,混凝土中骨料含量增加可显著增大ERCC 28 d龄期的电阻率;ITZ的电阻率为砂浆电阻率1.5倍,且ITZ电阻率对混凝土电阻率几乎无影响;为量化ERCC电阻率与骨料含量和砂浆的关系,结合试验与细观数值模拟提出了ERCC电阻率数学计算模型;保持粗骨料体积分数不变,试件尺寸和级配的变化对ERCC电阻率无影响。

摘要：管涌是导致水利工程失稳破坏的主要原因之一。目前对土体管涌的研究大多忽视颗粒的形状效应,且部分实际工程的渗透变形结果与理论判别准则不符。为此,采用自主设计的土体渗透试验装置,对3种不同形状的砂土开展了多种颗粒级配的土体管涌试验,基于分形理论和毛管模型多尺度分析了土体发生管涌的临界水力条件,借助声发射系统对试验过程进行了监测。研究结果表明:形状趋于球形砂样的渗透性较强,易发生管涌破坏;随着阻塞颗粒含量的增加,土体在渗流作用下趋于稳定;土体发生管涌的临界水力梯度与质量分形维数呈反比关系;考虑颗粒形状和有效孔隙体积建立的毛管模型,可以较为准确地预测管涌发生的临界流速;声发射累积能量的演化规律可以反映土体管涌的发展特征。

摘要：高碾压混凝土重力坝不同功能部位“结构特性”与“材料性能”的差异产生的变形协调问题直接关系到工程结构的安全运行,现阶段变形协调分析多是对结构变形和受力进行分析,对异种材料变形协调机理认识不足,缺乏理论基础研究。本文基于界面力学理论,考虑混凝土坝分区中常见的两种双材料界面形式与理想界面的连续边界条件,基于奇异性特征值的特征方程,提出了以应力奇异性特征值作为异种材料变形协调的评价指标,并通过有限元分析验证了理论计算的正确性与有效性;进而分析了界面结合角度和异种材料组合对单侧自由界面端与埋入界面折点处应力奇异性的影响,通过非均质有限元数值仿真分析了复合试件破坏模式,研究了抗压强度与应力奇异性特征值的关系;最后通过统计实际混凝土坝工程中不同坝段内的双材料界面的材料参数(弹性模量)与结构参数(界面形式与结合角度),计算奇异性特征值,评价了该工程中界面的变形协调特性,为高混凝土坝分区材料-结构设计与材料选取提供新的思路。

摘要：为提升水下结构物表面缺陷图像数据集的质量和规模,促进深度学习相关方法在水下检测领域中的应用,开展数据增强方法研究,提出一种基于深度卷积生成对抗网络(DCGAN)的水下结构物表面缺陷图像生成方法。首先,设计了一种水下结构物表面缺陷图像采集装置,通过改变拍摄距离和补充光照强度,探究出一种保证水下图像质量的采集方式;其次,通过改进损失函数优化DCGAN,建立水下结构物表面裂缝图像生成模型,实现了水下结构物表面缺陷图像的生成;最后,利用YOLOv5检测网络验证生成图像的有效性。结果表明:生成的水下结构物表面裂缝图像平均峰值信噪比为25.142 6 dB,平均结构相似性为0.716 8,将生成图像和真实图像共同输入检测模型可有效提高检测精度。研究成果为大坝和引水隧洞等水工结构物的健康检测提供技术支撑。

摘要：针对阳江核电水库堆石坝坝脚渗漏问题,采用复掺膨润土、粉煤灰配制的稳定浆液灌浆方法堵漏.通过试验分析粉煤灰、膨润土、减水剂等因素对灌浆材料流变性能、力学性能的影响规律,确定膨润土对浆材的流变性能、强度影响比粉煤灰大,同时确定稳定浆液各组份适宜的掺量范围.在此基础上设计系列灌浆材料配合比,并通过现场灌浆效果及取芯测试结石强度、渗透性可见,设计的混合和膏状灌浆材料满足工程施工及性能指标要求.

摘要：水工机械装备(如闸门、拦污栅等)长期服役于水域环境,其结构表面会不可避免地产生锈蚀。对于重要的关键受力结构件,如果不能准确检测其锈蚀的严重程度,会导致其维修加固不及时,进而直接威胁受损结构周围人员的生命安全。目前,对水工机械装备锈蚀特征识别主要以人工目视检测为主,容易导致视觉疲劳、主观性较强、锈蚀程度的检测准确率不高等问题。为此,本文提出以VGG-16(visual geometry group,VGG)网络为基础、融合注意力机制和双线性池化的锈蚀等级评估方法。首先,利用RGB(red green and blue)和HSV(hue saturation and value)两种色彩空间中不同分量包含锈蚀图像特征不同的特点,将不同色彩空间作为不同支路网络的输入,使其能够充分利用不同色彩空间的图像特征;其次,在两个支路网络中嵌入注意力机制,通过注意力机制的可训练权重对锈蚀图像的特征进行重标定,调整权重,聚焦于最相关的特征进行学习;再次,采用双线性池化融合不同支路提取的特征,使网络聚焦于最相关的细粒度图像特征,提高网络模型对锈蚀图像细微差异特征的利用;最后,通过盐雾锈蚀实验获取锈蚀图像数据,并在数据集上对本文方法进行消融和对比分析。结果表明,相较于原模型及其他主流算法,改进后模型的分类准确率达到了0.953,精确率、召回率、F1系数等评价指标均有大幅提升,本文方法对于不规则锈蚀图像特征能够取得更好的评估效果,可以转化应用于工程实践。

摘要：以ADINA软件为例,提出联合开发和调用外部控制程序、自带本构模型二次开发接口、相关计算模块及前后处理模块的思路,全程自动实现各模块的调用计算和数据间的相互传递,一次性完成土石坝静动力反应的精细求解,综合开发时仅对软件自带二次开发接口不能实现的功能进行外部程序编写。通过与著名动力计算程序SHAKE91经典算例的对比分析以及一高土石坝三维静动力反应的工程应用,表明所建议的方法功能拓展性强,数据传递高效快捷,且计算结果合理可靠。这一方法也可推广用于ABAQUS和ANSYS等商业有限元软件,以弥补这些软件在精细求解某些特定问题时自身的不足。

摘要：针对测量机器人在矿山边坡变形监测中受大气折射光、温度、湿度等因素的影响,监测数据精度低的问题,该文提出一种自动极坐标二次基准差分改正方法,并建立差分模型,采用面向对象程序设计语言实现了该模型并研发了原型系统,应用在某矿山边坡安全监测中。通过原型系统控制测量机器人,对矿山边坡进行实时、动态的远程在线变形监测,结合矿山基准网,自动改正监测点的距离、高差、方位角,消除气象因素和仪器误差对测量结果的影响,精确地获取边坡监测点三维坐标值,快速掌握变形体空间变化特征。结果表明,监测点的斜距和高差改正结果与已知值差值的绝对值都小于1 mm;水平方向上的差分改正结果与已知值差值的绝对值小于0.5″,较之于未使用二次基准差分改正所处理的计算结果,既提升了测量精度,也降低了观测难度。

摘要：为研究高压输水隧洞帷幕体防渗性能,建立基于渗流场、化学场及帷幕体微观结构等多物理场耦合的数值模型,采用FEM数值法求解并结合工程监测数据对模型进行验证。结果表明:帷幕体在高水头30 a长期侵蚀与溶解作用下,内部Ca^(2+)不断析出,帷幕体溶蚀程度最深处孔隙率较初始孔隙率增加29.38%,渗透系数增大1.95倍,抗渗性和耐久持续衰减;帷幕体溶蚀具有时空变异特性,帷幕体与高压岔管接触部位溶蚀面积最大,其次为底部,顶部几乎未发生溶蚀现象。研究结果可为监测高压输水隧洞帷幕体防渗性能变化及定制专项防渗方案提供参考。