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：抗冲磨混凝土(Abrasion Resistant Concrete)的抗裂性在学术上研究得较少。研究认为针对高水头、高速挟沙水流,抗冲磨混凝土的抗裂性应作为主要耐久性指标。为此设计了一系列不同配合比的抗冲磨混凝土,以脆性系数、干缩率2种指标,探讨了粉煤灰和硅粉对抗冲磨混凝土抗裂性能的影响。结果表明:在掺20%FA、20%FA+(5%、8%、10%)SF的水泥胶凝材料浆体中,脆性系数与干缩率较小,水化产物以水化硅酸钙占主体,浆体结构致密,充分说明粉煤灰和硅粉可优化浆体结构,对提高抗冲磨混凝土的抗裂性有利。

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：碾压式导电混凝土(electrically conductive roller-compacted concrete,ERCC)是一种新型功能性材料,可通过自身电热性能解决高寒地区路面跑道人工除雪去冰效率低、大坝工程结构温控难等问题.本文开展了ERCC材料设计、物理试验与数值仿真分析研究.利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)测试分析了表面活性剂对ERCC浆体流动性、炭黑分散效果的改善机理;针对碾压成型的大型ERCC钻芯取样试件,开展了力学性能的宏观试验与X射线断层扫描(X-ray computed tomography,XCT)的细观试验;进而在材料试验的基础上,通过耦合连续介质、非连续介质计算方法进行ERCC精细化数值仿真分析,建立了基于真实骨料的ERCC细观模型,解决了传统混凝土细观模拟中XCT模型计算成本过高、非连续介质计算效率低、传统球体/多面体骨料模型的精细化程度差等问题.结果表明:ERCC表面活性剂可明显改善炭黑分散效果,采用碾压施工工艺成型质量较好,抗压强度为22.85 MPa,劈拉强度为1.72 MPa,弹性模量为23.7 GPa,孔隙体积比为1.05‰;在砂浆、界面强度一定时,增大骨料体积比,可不同程度提高ERCC的力学性能;精细化仿真计算结果与多个实际工程混凝土材料特性统计规律相吻合,相比传统混凝土细观模拟方法具有更好的适用性.

摘要：以工程地质条件详细调查为基础,采用宏观地质分析与极限平衡法、数值模拟法相结合的研究手段,分层次对乌东德水电站右岸引水洞进口边坡整体稳定和局部稳定性进行了系统研究。结果表明:乌东德水电站右岸引水洞进口边坡整体稳定性较好,三维离散元数值模拟结果显示,人工边坡变形以少量回弹变形为主,变形特征不突出。在分析边坡开挖后可能形成的块体边界条件基础上,提出了人工边坡可能出现的块体失稳模式,从块体稳定性影响因素分析入手,建立块体稳定性工程地质评价标准,对块体稳定性进行了宏观地质分析,并采用三维刚体极限平衡方法对可能产生的块体模型进行了计算分析,得到块体开挖后的稳定系数。结果表明,人工边坡可能出现的块体多处于基本稳定状态。综合整体稳定性和局部稳定性研究成果,提出人工边坡加固方案建议。研究成果为工程设计与施工可提供重要依据,并对类似工程提供可以借鉴的经验。

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：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：对于抽水蓄能电站(PSPS)的拦河大坝上游迎水面,由于水库水位周期性升降变化,会出现与水、气等不同介质接触的交替变化现象.将具有这种现象的迎水坝面边界称之为特殊边界.这种交替变化的边界条件对特殊边界表面及其影响范围内的温度场分布将产生较大的影响,在温度仿真分析中不能忽略.提出了考虑特殊边界影响的抽水蓄能电站大坝不稳定温度场水平分区异步长解法,在分析特殊边界特征的基础上,对水平分区异步长解法的基本原理进行了推导,并提出了等效放热系数的概念,从平均意义上近似考虑表面混凝土与不同介质接触时放热系数处于变化的问题,给出了水平分区界限的位置范围.将该解法用于呼和浩特PSPS下水库拦河坝的不稳定温度场的仿真分析中.结果表明,提出的方法是有效和省时的,并为计算更为复杂耗时的温度应力场提供了可能.最后,对严寒地区特殊边界处可能出现的结冰与解冻问题进行了初步探讨.

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：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。