摘要：针对现有大坝渗流安全监测数据异常检测方法存在检测效率和精度较低的不足,以及在异常阈值拟定过程中大多未能综合考虑监测数据随机性和模糊性的问题,提出大坝渗流安全监测数据异常检测的改进深度稀疏自编码器(deep sparse autoencoder,DSAE)模型。在以奇异谱分析方法提取监测数据残差分量的基础上,采用基于混沌初始化和非线性飞行速率改进的天鹰优化(improved Aquila optimization,IAO)算法对DSAE的超参数进行优化,建立IAO-DSAE模型,实现对监测数据残差分量的高精度重构;然后,在异常阈值的拟定过程中,将逆向云算法中的期望和熵值分别替代传统3σ法中的均值和标准差,以综合考虑监测数据的随机性和模糊性对异常阈值拟定的影响,提高异常检测结果的可靠性。工程案例研究表明,相比于基于统计模型法和3σ法的异常检测方法,根据所提方法处理后的渗流安全监测数据建立的预测模型,预测精度的平均提高幅度分别为5.56%和6.99%,验证了所提方法的有效性。

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：采用吉帕级超高压烧结粉末冶金方法制备了14Cr-ODS钢,通过致密度、SEM、TEM、硬度以及拉伸实验等方法研究了高压烧结工艺对ODS钢微观组织及力学性能的影响。研究表明,通过高压烧结可获得主要析出相为Ti_(2)O_(3)、晶粒均匀、平均晶粒尺寸小于300 nm的细晶14Cr-ODS钢,其Vickers硬度可达604 HV,抗拉强度接近1.5 GPa,显著优于常规烧结方法制备的相近成分ODS钢的性能。得益于超高压力产生塑性变形对晶粒形核和原子扩散的综合影响,超高压烧结可在较低烧结温度和较短烧结时间的工艺下,获得致密度超过99%的力学性能优异的ODS钢试样。

摘要：无人碾压技术是大坝填筑施工研究的前沿,有助于提高堆石坝施工质量和效率。然而,目前缺乏对多料种复杂施工环境条件下无人碾压系统的研究,且现有的无人碾压多基于RTK-GNSS和毫米波雷达对位姿与障碍物进行感知,缺乏对压实质量、环境障碍物和位姿的多模态感知;现有的无人碾压多采用外挂执行机构的方式进行改装,设备耐久性和稳定性难以得到保证。针对上述不足,采用感知设备、执行设备和控制设备统一设计和集成装配的方式,自主研发了集成多模态智能感知、智能规划决策和智能控制等功能的无驾驶舱原生集成式智能无人碾压系统。其中,智能感知采用RTK-GNSS、毫米波雷达和机器视觉等多种模态方法实现对车体位姿和环境障碍物的精准感知;基于能量守恒原则,采用加速度计等实现对有效压实功率的精准感知;智能规划决策集成了事前的全覆盖路径规划与事中的碾压参数动态优化等算法;智能控制中通过蝴蝶优化算法动态调控比例-积分-微分算法的控制参数,实现了复杂条件下循迹的精准控制;此外,基于B S架构研发了原生集成式智能无人碾压数字孪生平台,实现了碾压施工过程中物理空间与孪生空间的双向交互。研发的原生集成式智能无人碾压系统在两河口水电站堆石区、过渡区和砾石土心墙区等复杂施工条件下开展了应用研究,结果表明,相较于传统碾压施工方法,该系统一次碾压质量达标率提升2.42%,效率提升15.20%。

摘要：针对三筒吸力式导管架基础在粉砂质土、淤泥质土中的承载特性进行一系列的数值研究。选取不同厚度的粉砂质土和淤泥质土组合,利用ABAQUS有限元软件对不同土质组合下基础单向的水平承载能力、破坏特性和吸力筒的临侧土压力进行分析。研究发现:三筒吸力式导管架基础在不同土质组合下的水平承载能力呈规律性的变化,且随粉砂质土厚度的增加而增大。结构承载力在吸力筒侧壁的粉砂质土厚度为3~6 m时表现出最大的增长能力,研究结果可为实际工程中三筒导管架基础设计提供建议和参考。

摘要：在双向航行极地船舶的基本设计与线型优化阶段,需要对艉部先行模式下的冰阻力进行可靠的试验预报。吊舱与螺旋桨对艉部船-冰作用存在影响,但现有试验规程尚未合理考虑在该影响下船舶冰阻力的变化。以中国双向航行极地科考船“雪龙2”号为原型开展冰水池模型试验,对艉部先行模式下连续破除平整冰的过程进行了模拟。通过水上-水下联合摄录设备观测了船尾前冰层的破坏现象,并描述了螺旋桨对艉部船-冰作用的影响;结合艉部先行试验数据,提出了艉部先行模式下确定冰阻力的推荐方法,为艉部先行模式下的船舶冰阻力试验预报提供指导。

摘要：针对50 m作业水深提出了一种新型铰接式基础海上风力机结构,建立了铰接式基础风力机(AOWT)摇摆运动分析模型。采用空气动力-水动力耦合分析方法,利用MATLAB软件在时域内编写运动控制方程,对风、浪、流不同环境载荷作用下铰接式基础风力机的动力响应进行分析,在此基础上,进一步研究湍流风对风力机整体运动及载荷响应影响。计算结果表明,额定风速海况下,铰接式基础风力机运动及载荷性能良好,满足结构设计要求。相比于定常风情况,湍流风作用下,系统响应均值显著减小,但幅值变化加大,且在低频范围内诱发较大共振。

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：渗流参数贝叶斯反演的关键在于解决对渗流正演模型大量调用而导致的计算耗时问题。现有提高贝叶斯反演计算效率的研究大多采用基于单一机器学习算法的代理模型,计算精度较低。针对上述问题,本文提出一种贝叶斯框架下大坝渗流参数反演组合代理模型。该方法在贝叶斯框架下集成支持向量回归(SVR)、Kriging和多元自适应回归样条(MARS)三种机器学习算法。其中,利用差分进化自适应Metropolis(DREAMZS)算法并行采样的优势计算权重系数的随机分布函数,在考虑不确定性的条件下获得模型权重系数。案例分析表明,相比于运行一次至少需要耗费4 h的渗流数值模型,本文所提组合代理模型运行一次仅需几秒钟,显著提高了贝叶斯反演的计算效率;此外,本文所提反演方法相比于基于SVR、Kriging和MARS的贝叶斯反演方法能够获得更准确的反演结果,其平均精度分别提高了13.78%、19.34%和12.27%,为大坝渗流参数反演提供了一种新思路。

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。