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深埋隧洞地下水分层水力联系地表深孔监测技术与工程应用

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第7期64卷 1226-1237页

作者：陈念张强汪小刚王玉杰王鹏王丹中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048 云南省滇中引水工程有限公司昆明650000

外水压力是深埋隧洞建设中面临的一个关键问题,由于深埋隧洞埋深大、地下水位高、地层间水力联系规律复杂,因此给深埋隧洞外水压力确定提出巨大挑战。厘清隧洞全生命周期地下水的水力联系规律,是准确评价深埋隧洞外水压力和隧洞建设影... 详细信息

外水压力是深埋隧洞建设中面临的一个关键问题,由于深埋隧洞埋深大、地下水位高、地层间水力联系规律复杂,因此给深埋隧洞外水压力确定提出巨大挑战。厘清隧洞全生命周期地下水的水力联系规律,是准确评价深埋隧洞外水压力和隧洞建设影响地下水环境的关键。该文采用数值模拟法研究不同地层类型对隧洞开挖后地下水演化规律的影响,在此基础上,提出一种深埋隧洞地下水分层水力联系地表深孔监测技术,并应用于滇中引水工程蔡家村隧洞。数值模拟结果显示:隧洞上方存在隔水地层对开挖后地下水水力联系有显著影响。工程实践应用不仅验证了该技术的可行性,还证实了深埋隧洞地下水水力联系存在分层现象。该文提出的深埋隧洞地下水分层水力联系地表深孔监测技术为深埋隧洞高外水压力的取值研究提供了有效手段。

关键词：深埋隧洞外水压力隔水地层分层水力联系地表深孔数值模拟

36MnVS4和46MnVS5连杆裂解性能差异性研究及质量缺陷分析

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中国机械工程 2024年第6期35卷 1103-1111,1119页

作者：孔彦坤邓伟金国忠雷基林陈丽琼贾德文昆明理工大学云南省内燃机重点实验室昆明650500 马鞍山钢铁股份有限公司马鞍山243000 昆明云内动力股份有限公司昆明650200

针对高强度的36MnVS4和46MnVS5两种裂解连杆用非调质材料,开展了连杆裂解加工性能的对比分析,探究了影响连杆裂解质量的原因,并对连杆裂解加工的边界作出了优化,分析了连杆结构对裂解加工性能的影响。根据连杆实际裂解加工特性,设置了... 详细信息

针对高强度的36MnVS4和46MnVS5两种裂解连杆用非调质材料,开展了连杆裂解加工性能的对比分析,探究了影响连杆裂解质量的原因,并对连杆裂解加工的边界作出了优化,分析了连杆结构对裂解加工性能的影响。根据连杆实际裂解加工特性,设置了有限元模拟的边界条件。通过分析裂解槽根部的主应力和塑性应变的分布特征,获得了不同材料连杆的裂纹萌生位置;用ABAQUS和FRANC3D两个有限元软件模拟了连杆裂解的裂纹扩展过程,并进行了对比分析;优化了36MnVS4材料裂解加工的加载速度;分析了连杆结构对裂解性能的影响。研究结果表明:在相同边界条件下,46MnVS5材料裂解性能较好,裂纹萌生位置趋向于唯一,缺口敏感性低、断裂脆性较好、裂解速度较快,所需的裂解载荷更大;在25 mm/s的加载速度下,36MnVS4材料的裂解性能得到优化;理论断裂面面积较小的连杆结构裂解性能相对较好。

关键词：裂解性能裂纹萌生裂纹扩展加载速度理论断裂面

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面向电力生产精细化风险解译的高度相似防护工具智能检测技术研究

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中国电机工程学报 2024年第3期44卷 971-980,I0010页

作者：马富齐王波董旭柱冯磊贾嵘西安理工大学电气工程学院陕西省西安市710054 武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072

电力生产通常面临高低电压、强弱电流等复杂工作环境转换,不同作业场景有严格的防护工具使用标准,因此,研究生产作业过程防护工具的精细辨识对保障人员安全及电网安全意义重大。已有研究可实现安全帽、工作服等基础着装类检测,而实际生... 详细信息

电力生产通常面临高低电压、强弱电流等复杂工作环境转换,不同作业场景有严格的防护工具使用标准,因此,研究生产作业过程防护工具的精细辨识对保障人员安全及电网安全意义重大。已有研究可实现安全帽、工作服等基础着装类检测,而实际生产中存在大量形态高度相似的实体防护工具,如绝缘手套与线手套、绝缘杆与验电杆等。为此,该文提出一种基于深度代表性度量学习的相似防护工具智能检测方法。将目标类别特征学习转换为以差异化表达不同目标特征距离为目的的嵌入式空间特征学习,得到表征不同目标的深度代表性特征向量,通过计算未知目标与代表性特征向量的距离进行类别判断,最后以现场图像进行试验验证。试验结果表明:所提方法实现了对形态相似防护工具的特征差异表达和精准辨识,相比于常见目标检测模型具有更优越的辨识性能,从而提高电力生产安全风险辨识的精细化水平。

关键词：生产安全防护安全影像解译电力深度视觉高度相似目标深度度量学习嵌入特征空间

含交叉断层深埋隧洞围岩衬砌外水压力物理模型试验

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第7期64卷 1179-1192页

作者：王如宾王新越张文全徐卫亚陆进彬向天兵河海大学岩土工程科学研究所南京210098 云南省滇中引水工程有限公司昆明650000 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司昆明650051

为揭示复杂地质条件下富水区深埋隧洞围岩灌浆圈衬砌复合系统的外水压力作用规律,该文自行研制适用于深埋隧洞的大型高外水压力物理模型试验测试系统,选取滇中引水工程昆明段松林隧洞TSLT-005与TSLT-006(TSLT-005、TSLT-006为断层编号)... 详细信息

为揭示复杂地质条件下富水区深埋隧洞围岩灌浆圈衬砌复合系统的外水压力作用规律,该文自行研制适用于深埋隧洞的大型高外水压力物理模型试验测试系统,选取滇中引水工程昆明段松林隧洞TSLT-005与TSLT-006(TSLT-005、TSLT-006为断层编号)交叉断层典型洞段为研究对象,开展含交叉断层深埋隧洞衬砌外水压力物理模型试验,揭示不同隧洞埋深、不同地下水位及不同排水条件下,衬砌的外水压力变化规律,并给出各工况下的外水压力折减系数建议取值范围。结果表明:隧洞埋深和地下水位对衬砌结构的外水压力影响明显,随着隧洞埋深的增大,受高地应力影响,围岩与灌浆圈自身的孔隙度与渗透性下降,对地下水渗流势能起到较好的削弱作用,导致衬砌的外水压力整体呈降低趋势;随着地下水位升高,衬砌全环的外水压力呈增大趋势,且由于岩体中细颗粒会被高水压冲散,因此形成较为连通发育的渗流通道,渗压增速也会随地下水位的升高而增大;设置衬砌排水孔可有效降低隧洞拱肩及其以上部位的外水压力,当隧洞围岩存在交叉断层分布时,断层带影响的衬砌部位外水压力降低效果受到一定削弱,且对衬砌的外水压力分布影响较为明显,在高地下水位工况下,需重点关注“断层带”对围岩衬砌结构整体的影响范围;当衬砌结构不排水时,600 m埋深的外水压力折减系数约为200 m埋深的92%,设置排水孔后,600 m埋深的外水压力折减系数约为200 m埋深的85%;当隧洞围岩存在交叉断层时,在不排水情况下,衬砌最不利点的外水压力折减系数建议取值0.95以上,在排水条件下,衬砌处的外水压力折减系数建议放宽至0.82;最后,利用有限元数值模拟方法对衬砌的外水压力物理模型试验结果进行验证,在衬砌不排水工况下,误差约为9.3%,在衬砌排水工况下,误差约为7.8%,表明高外水压力作用物理模型装置和试验结果基本上合理可行。该研究为富水区深埋隧洞工程的设计施工及运行安全提供科学参考。

关键词：滇中引水隧洞物理模型试验高外水压力断层破碎带

微生物诱导碳酸钙沉积加固剧烈砂化白云岩实验研究

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第7期64卷 1168-1178页

作者：徐洪钟王沐婉沐红元米健吴永红南京工业大学交通运输工程学院南京211816 云南省水利水电勘测设计研究院昆明650021 昆明理工大学建筑工程学院昆明650500

表皮葡萄球菌(Staph ylococcus epidermidis)X-NM1是从盐湖附近土壤中筛选出的高效碳酸盐矿化菌株,该文以滇中引水工程玉溪段剧烈砂化白云岩为例,利用表皮葡萄球菌X-NM1诱导碳酸钙沉淀技术加固剧烈砂化白云岩。通过无侧限抗压强度、碳... 详细信息

表皮葡萄球菌(Staph ylococcus epidermidis)X-NM1是从盐湖附近土壤中筛选出的高效碳酸盐矿化菌株,该文以滇中引水工程玉溪段剧烈砂化白云岩为例,利用表皮葡萄球菌X-NM1诱导碳酸钙沉淀技术加固剧烈砂化白云岩。通过无侧限抗压强度、碳酸钙生成含量和微观结构分析等实验,探讨不同胶结液浓度、初始相对密度以及注浆轮次等因素对加固效果的影响。实验结果表明:1)加固后样品的碳酸钙含量、干密度以及无侧限抗压强度随着胶结液浓度的增加均呈先增加后减少的趋势,最优的胶结液浓度为2 mol/L。增加注浆轮次和初始相对密度均可提高砂化白云岩柱体各项物理力学指标,注浆轮次为3轮时,样品的碳酸钙含量达29.62%,强度达7.69 MPa。2)扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)结果显示碳酸钙晶体有效填充了白云岩颗粒表面的孔隙,胶结了白云岩固体颗粒,对于提高整体强度起到至关重要的作用。3)X-NM1表皮葡萄球菌能有效诱导生成碳酸钙,对加固剧烈砂化白云岩的效果明显。

关键词：砂化白云岩微生物诱导碳酸钙沉积表皮葡萄球菌无侧限抗压强度

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基于大型振动台试验的拱式倒虹吸抗震性能

清华大学学报（自然科学版） 2024年第7期64卷 1193-1202页

作者：吴勇信罗宝鑫张文全廖意辉高玉峰蒋乐英河海大学土木与交通学院南京210024 云南省滇中引水工程有限公司昆明650000

为研究拱式倒虹吸结构在地震动作用下的动力响应,该文以滇中引水工程中的龙川江倒虹吸结构为原型,根据相似理论设计制作了缩尺比例为1∶20的相似模型,通过改变结构的输水工况与地震动激励类型,深入分析结构自振特性、加速度和位移响应... 详细信息

为研究拱式倒虹吸结构在地震动作用下的动力响应,该文以滇中引水工程中的龙川江倒虹吸结构为原型,根据相似理论设计制作了缩尺比例为1∶20的相似模型,通过改变结构的输水工况与地震动激励类型,深入分析结构自振特性、加速度和位移响应的变化情况。结果表明:随着上部水体质量增加,结构的加速度响应降低,位移响应影响较小,水体表现为对该结构抗震有利。在不同地震动作用下,结构动力响应差异明显,动力响应与输入的地震动频谱特性有关。研究成果可为相关倒虹吸工程的抗震设计提供参考。

关键词：拱式倒虹吸振动台试验动力响应输水工况频谱特性

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基于摩擦摆支座简化模型的明钢管减隔震分析

清华大学学报（自然科学版） 2024年第7期64卷 1126-1135页

作者：石长征王廷超徐裕旺伍鹤皋白锐武汉大学水力发电工程系水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072 云南省滇中引水工程有限公司昆明650000

滇中引水工程位于高烈度地震区,输水结构抗震安全问题突出。该文以滇中引水工程某明钢管为研究对象,分析摩擦摆支座的减隔震效果,推导了摩擦摆支座的简化力学模型,据此建立摩擦摆支座简化弹簧有限元模型,并应用于明钢管的数值模拟中,对... 详细信息

滇中引水工程位于高烈度地震区,输水结构抗震安全问题突出。该文以滇中引水工程某明钢管为研究对象,分析摩擦摆支座的减隔震效果,推导了摩擦摆支座的简化力学模型,据此建立摩擦摆支座简化弹簧有限元模型,并应用于明钢管的数值模拟中,对摩擦摆支座和平板滑动支座2种方案下的明钢管进行动力时程分析。结果表明:采用弹簧单元构建的摩擦摆支座简化有限元模型,可以较好地模拟摩擦摆支座的力学性能,提高明钢管结构有限元分析的效率;采用摩擦摆支座时,明钢管的地震动力响应规律与采用平板滑动支座时接近;与平板滑动支座相比,摩擦摆支座能更有效地降低钢管的加速度响应,减小支座水平向受力,且支座残余位移小,对明钢管减隔震效果更明显。

关键词：明钢管摩擦摆支座减隔震有限元模拟

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基于有限元模拟的RETaO_(4)热障涂层隔热性能研究

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稀有金属 2024年第1期48卷 50-59页

作者：陆天龙冯晶种晓宇昆明理工大学材料科学与工程学院材料基因工程校重点实验室云南昆明650093

热障涂层可以保护涡轮发动机的高温金属部件,提高发动机的服役效率,延长其使用寿命。稀土钽酸盐因优异的高温热学和力学性能,有望成为新一代超高温环境下的热障涂层。实验测量热障涂层在高温下的隔热性能,操作复杂且结果不准确。采用有... 详细信息

热障涂层可以保护涡轮发动机的高温金属部件,提高发动机的服役效率,延长其使用寿命。稀土钽酸盐因优异的高温热学和力学性能,有望成为新一代超高温环境下的热障涂层。实验测量热障涂层在高温下的隔热性能,操作复杂且结果不准确。采用有限元与实验相结合的方式,研究了热导率、对流传热系数、孔隙率、涂层厚度等对涂层隔热能力的影响,对比了YTaO_(4)涂层和氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层的隔热性能。结果表明:涂层的热导率从2.5 W·m^(-1)·K^(-1)降至0.3 W·m^(-1)·K^(-1),则隔热能力从143 K增加到520 K。热导率降低,涂层的隔热能力增强。若继续降低热导率,隔热能力的增强的速率更快。热障涂层隔热能力的提高与孔隙率的增加呈线性关系,当孔隙率为30%时,隔热能力达到390 K。增加涂层厚度和提高基底冷却的对流传热系数都可以提高涂层的隔热能力,但当涂层厚度大于0.5 mm或者对流传热系数大于1900W·m^(-2)·K^(-1)时,隔热能力增加的速率更慢,因此增加涂层厚度和提高对流传热系数来提高涂层隔热能力的方法具有局限性。在更高温度下服役,YTaO_(4)涂层比YSZ涂层的隔热能力更好,在1573 K下服役时,YSZ涂层隔热能力为205 K,而YTaO_(4)涂层隔热能力达到392 K。模拟了钽酸盐热障涂层的隔热性能,并验证涂层的隔热机制,为钽酸盐热障涂层的工程应用提供理论支持。

关键词：热障涂层稀土钽酸盐有限元隔热

大语言模型赋能场景生成和双层优化的多农业园区供电-灌溉-蓄水耦合运行

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高电压技术 2024年第7期50卷 2906-2917,I0007-I0009页

作者：董俊束洪春刘瑞龙文桢张广斌昆明理工大学电力工程学院昆明650500 云南省绿色能源与数字电力量测及控保重点实验室昆明650504 省部共建智能电网故障检测与保护控制协同创新中心(昆明理工大学) 昆明650500

传统农灌负荷的使用具有集中性和无序性,显著加剧电力系统的供需不平衡与运行成本。为提升农业园区运行的经济性和光伏资源的消纳能力,通过刻画农灌负荷特性,结合作物生长用能需求,提出一种基于大语言模型(largelanguagemodel,LLM)场景... 详细信息

传统农灌负荷的使用具有集中性和无序性,显著加剧电力系统的供需不平衡与运行成本。为提升农业园区运行的经济性和光伏资源的消纳能力,通过刻画农灌负荷特性,结合作物生长用能需求,提出一种基于大语言模型(largelanguagemodel,LLM)场景生成和双层优化的多农业园区优化调度模型。该模型利用LLM时序分析能力进行光伏短期发电功率预测,然后通过LLM知识推理能力构建农业用水知识图谱,知识图谱中丰富的语义关系辅助LLM推理和预测,生成更符合实际情况的农业供电-灌溉-蓄水场景。双层优化调度模型在生成场景基础上,以园区经济运行为优化目标,对多农业园区供电-灌溉-蓄水进行耦合优化调度。最后,通过仿真验证,本文所提出的方法显著提升了农业园区电力系统运行稳定性,并有效降低了系统运行成本。

关键词：农灌负荷特性大语言模型知识抽取知识图谱双层优化模型