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基于BOTDA的砂土地基预应力管桩抗拔静载试验研究

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水利水运工程学报 2023年

作者：孔洋汪璋淳何宁何斌张中流周彦章水利部水库大坝安全重点实验室南京水利科学研究院

针对砂土地基抗拔桩受力性能与荷载传递机理研究不足问题，将布里渊光时域分析（BOTDA）光纤传感技术应用于长江下游地区厚层砂土地基预应力管桩原位抗拔静载试验研究，采用特殊设计的桩身刻槽钻孔、光纤粘贴保护、接桩过程连续植纤等... 详细信息

针对砂土地基抗拔桩受力性能与荷载传递机理研究不足问题，将布里渊光时域分析（BOTDA）光纤传感技术应用于长江下游地区厚层砂土地基预应力管桩原位抗拔静载试验研究，采用特殊设计的桩身刻槽钻孔、光纤粘贴保护、接桩过程连续植纤等技术工艺，实现了预应力管桩在拉拔过程中桩身受力变形状态的分布式测量与数据精确定位。研究结果表明：在上拔荷载作用下，试验桩桩身轴力沿桩身方向逐渐减小；桩侧摩阻力在下桩发挥效果较好，上桩侧摩阻力值较小，全桩长侧摩阻力最大值在桩底；抗拔桩随上拔荷载的增加，轴力逐渐向下传递，向下传递的轴力主要由预制管桩侧摩阻力承担；分布式光纤应变传感技术能较好地监测预应力管桩桩身贯入施工因素对抗拔承载特性的影响。研究结果可在其他类型抗拔桩受力特性监测项目中推广应用。

关键词： BOTDA 抗拔桩分布式光纤传感静载试验砂土地基

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基于颗粒破碎耗能的堆石料流变模型

岩土工程学报 2023年

作者：陈子玉李国英米占宽魏匡民南京水利科学研究院水利部水库大坝安全重点实验室

由于堆石料流变的复杂性，现有的经验流变模型主要是根据流变试验结果，考虑围压和剪应力或其耦合效应的影响所建立，存在一定的随意性且存在参数多和物理意义不明确等问题。开展了红石岩堰塞料三轴压缩试验和流变变形试验，分析了流变... 详细信息

由于堆石料流变的复杂性，现有的经验流变模型主要是根据流变试验结果，考虑围压和剪应力或其耦合效应的影响所建立，存在一定的随意性且存在参数多和物理意义不明确等问题。开展了红石岩堰塞料三轴压缩试验和流变变形试验，分析了流变过程中应变能与围压和应力水平的相关关系，得到了流变应变能的表达式；基于考虑颗粒破碎耗能的ROWE剪胀方程和流变过程中切线体积比保持不变的推论，推导得到了最终体积流变和剪切流变的表达式，所建立的模型可反映堆石料流变变形的机理。花岗岩堆石料、砂岩堆石料和砂砾料等其它堆石料的分析结果表明，本文提出的流变变形计算模型具有普适性。

关键词：堆石料颗粒破碎流变模型破碎耗能剪胀方程

考虑颗粒组成的堰塞体溃口峰值流量快速预测模型

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应用基础与工程科学学报 2023年第3期31卷 584-598页

作者：单熠博陈生水钟启明梅胜尧南京水利科学研究院江苏南京210029 水利部水库大坝安全重点实验室江苏南京210029

堰塞体的溃决洪水会给下游人民生命财产带来重大的威胁,快速、准确地预测溃口峰值流量,对科学评估堰塞体溃决致灾后果和应急响应具有重要意义.国内外学者基于堰塞体溃决案例调查资料,采用回归分析方法,提出了一系列预测堰塞体溃口峰值... 详细信息

堰塞体的溃决洪水会给下游人民生命财产带来重大的威胁,快速、准确地预测溃口峰值流量,对科学评估堰塞体溃决致灾后果和应急响应具有重要意义.国内外学者基于堰塞体溃决案例调查资料,采用回归分析方法,提出了一系列预测堰塞体溃口峰值流量的参数模型,但已有的模型均未考虑堰塞体颗粒组成对溃口峰值流量的影响.基于国内外86座堰塞体案例的颗粒级配曲线,分析了3种不同类型堰塞体(土质型、混合型、块石型)的颗粒组分特性,并提出了堰塞体类型的定量划分指标.基于国内外已开展的模型试验结果及具有实测数据的堰塞体溃决案例,通过分析不同堰塞体类型、堰塞体形态、堰塞湖体积与溃口峰值流量之间的关系,选择堰塞体高度、宽度、溃决时的堰塞湖体积以及自定义的考虑颗粒组成的冲蚀因子等4个参数,采用多元回归分析方法,建立了堰塞体溃口峰值流量的快速预测模型.选取近年来发生的5座堰塞体溃决案例,对提出的模型进行验证,并与国内外已有的典型参数模型进行对比,计算结果表明,提出的参数模型计算溃口峰值流量的相对误差均在±20%以内,与其他模型相比具有一定的优势,验证了该模型的准确性.

关键词：堰塞体溃决溃口峰值流量颗粒组成参数模型多元回归分析

高心墙堆石坝接触黏土与岸坡接触特性的离心模型研究

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岩土工程学报 2023年

作者：朱雨萌李国英米占宽魏匡民陈子玉河海大学水利部水库大坝安全重点实验室南京水利科学研究院

为了提高砾石土心墙与岸坡之间的变形协调性，高心墙堆石坝通常在心墙与岸坡之间设置高塑性黏土，统称为接触黏土，接触黏土的变形特性对高心墙的应力变形性状和心墙的安全性有重大影响。开展了4组接触黏土与岸坡接触面的局部离心模型... 详细信息

为了提高砾石土心墙与岸坡之间的变形协调性，高心墙堆石坝通常在心墙与岸坡之间设置高塑性黏土，统称为接触黏土，接触黏土的变形特性对高心墙的应力变形性状和心墙的安全性有重大影响。开展了4组接触黏土与岸坡接触面的局部离心模型试验，通过调整施加的上覆荷载大小来探讨原型坝体不同高程处的接触面剪切位移发展规律。基于理论分析，提出了一个计算接触黏土与岸坡接触面离心模型试验中边界效应影响范围的解析表达式，以确定接触面离心试验中试验模型的相似比尺。试验结果表明：在原型坝体的不同高程处，接触黏土与岸坡之间均会产生一定的剪切位移，但不会出现分离现象；接触黏土和砾质心墙土变形主要以竖向下沉为主，并且接触黏土与砾质心墙土之间的沉降等值线变化较为连续，未出现陡变情况，这说明接触黏土起到了很好地协调变形的作用，因此在进行高心墙堆石坝的结构安全性分析过程中应考虑接触黏土与岸坡的接触效应。

关键词：高心墙堆石坝接触黏土-岸坡接触面离心模型边界效应

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水库大坝安全诊断与智慧管理关键技术与应用

岩土工程学报 2022年第7期44卷 1351-1366,F0004页

作者：盛金保向衍杨德玮严吉皞董凯南京水利科学研究院大坝安全与管理研究所江苏南京210029 南京水利科学研究院江苏南京210029 水利部水库大坝安全重点实验室江苏南京210029

中国水库大坝建设水平世界领先,但管理水平相对滞后,突出表现在管理手段落后、信息化应用程度低,出险甚至溃坝事故仍时有发生,亟待加强传统水利与现代信息技术融合,充分应用大数据、人工智能、机器学习等现代信息技术,实现水库大坝安全... 详细信息

中国水库大坝建设水平世界领先,但管理水平相对滞后,突出表现在管理手段落后、信息化应用程度低,出险甚至溃坝事故仍时有发生,亟待加强传统水利与现代信息技术融合,充分应用大数据、人工智能、机器学习等现代信息技术,实现水库大坝安全智能诊断和智慧管理。“十三五”国家重点研发计划项目“水库大坝安全诊断与智慧管理关键技术与应用(2018YFC0407100)”以澜沧江流域代表性水电工程等为依托,以水资源高效利用为目标,以确保水库大坝安全为宗旨,以工程防灾减灾为突破点,通过近四年的联合攻关,在大型复杂水工结构性能演化测试装备与智能诊断技术、大坝结构与服役环境互馈仿真及智能监控关键技术、基于大数据的大坝安全诊断与预警关键技术等方面取得系列创新成果,为进一步健全中国大坝安全保障体系和强化预报、预警、预演、预案“四预”措施提供科技支撑,全面保障水库大坝安全运行和综合效能发挥,具有极高的科学价值和广阔的推广应用前景,社会效益、经济效益和生态环境效益极其显著。

关键词：水库大坝安全大数据智能诊断智慧管理

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基于颗粒破碎耗能的堆石料流变模型

岩土工程学报 2024年第6期46卷 1155-1165页

作者：陈子玉李国英米占宽魏匡民南京水利科学研究院江苏南京210029 水利部水库大坝安全重点实验室江苏南京210029

由于堆石料流变的复杂性,现有的经验流变模型主要是根据流变试验结果,考虑围压和剪应力或其耦合效应的影响所建立,存在一定的随意性且存在参数多和物理意义不明确等问题。开展了红石岩堰塞料三轴压缩试验和流变变形试验,分析了流变过程... 详细信息

由于堆石料流变的复杂性,现有的经验流变模型主要是根据流变试验结果,考虑围压和剪应力或其耦合效应的影响所建立,存在一定的随意性且存在参数多和物理意义不明确等问题。开展了红石岩堰塞料三轴压缩试验和流变变形试验,分析了流变过程中应变能与围压和应力水平的相关关系,得到了流变应变能的表达式;基于考虑颗粒破碎耗能的ROWE剪胀方程和流变过程中切线体积比保持不变的推论,推导得到了最终体积流变和剪切流变的表达式,所建立的模型可反映堆石料流变变形的机理。花岗岩堆石料、砂岩堆石料和砂砾料等其它堆石料的分析结果表明,提出的流变变形计算模型具有普适性。

关键词：堆石料颗粒破碎流变模型破碎耗能剪胀方程

基于BOTDA的砂土地基预应力管桩抗拔静载试验研究

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水利水运工程学报 2024年第1期 149-155页

作者：孔洋汪璋淳何宁何斌张中流周彦章南京水利科学研究院江苏南京210029 水利部水库大坝安全重点实验室江苏南京210029

针对砂土地基抗拔桩受力性能与荷载传递机理研究不足问题,将布里渊光时域分析(BOTDA)光纤传感技术应用于长江下游地区厚层砂土地基预应力管桩原位抗拔静载试验研究,采用特殊设计的桩身刻槽钻孔、光纤粘贴保护、接桩过程连续植纤等技术工... 详细信息

针对砂土地基抗拔桩受力性能与荷载传递机理研究不足问题,将布里渊光时域分析(BOTDA)光纤传感技术应用于长江下游地区厚层砂土地基预应力管桩原位抗拔静载试验研究,采用特殊设计的桩身刻槽钻孔、光纤粘贴保护、接桩过程连续植纤等技术工艺,实现了预应力管桩在拉拔过程中桩身受力变形状态的分布式测量与数据精确定位。研究结果表明:在上拔荷载作用下,试验桩桩身轴力沿桩身方向逐渐减小;桩侧摩阻力在下桩发挥效果较好,上桩侧摩阻力较小,全桩长侧摩阻力最大值在桩底;抗拔桩随上拔荷载的增加,轴力逐渐向下传递,向下传递的轴力主要由预制管桩侧摩阻力承担;分布式光纤应变传感技术能较好地监测预应力管桩桩身贯入施工因素对抗拔承载特性的影响。研究结果可在其他类型抗拔桩受力特性监测项目中推广应用。

关键词： BOTDA 抗拔桩分布式光纤静载试验砂土地基

重大水利工程大坝深水检测及突发事件监测预警与应急处置研究及应用

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岩土工程学报 2023年第3期45卷 441-458页

作者：蔡跃波向衍盛金保孟颖南京水利科学研究院大坝安全与管理研究所江苏南京210029 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029 水利部水库大坝安全重点实验室江苏南京210029

中国高坝建设水平世界领先,但安全运行保障水平相对滞后,应对洪水、强震、地质灾害、异常干旱或低温、恐怖破坏等极端事件的应急保障能力相对薄弱,安全风险不容忽视。从基础与应用基础、应用技术研发、集成示范与推广3个层面进行综述,包... 详细信息

中国高坝建设水平世界领先,但安全运行保障水平相对滞后,应对洪水、强震、地质灾害、异常干旱或低温、恐怖破坏等极端事件的应急保障能力相对薄弱,安全风险不容忽视。从基础与应用基础、应用技术研发、集成示范与推广3个层面进行综述,包括:非常规条件下大坝性能演化与灾变机理、极端条件下大坝安全诊断和风险控制、大坝失事早期预警标准与应急响应机制等基础理论研究;大坝深水检测载人潜水器、大坝深水渗漏探测、深孔泄水建筑物疏堵与闸门修复、大坝突发事件应急监测与隐患快速探测、深水环境大坝缺陷修补、极端条件下大坝应急抢险与损毁快速修复等关键技术研发;100 m级深水环境大坝安全检测技术集成示范,极端条件下大坝溃决早期预警与应急处置技术推广应用。对最新研究进行了综述和总结,并对今后的主要发展方向提出了建议。

关键词：重大水利工程大坝深水检测突发事件监测预警应急处置

泄流槽断面型式对崩滑堰塞体溃决过程的影响分析

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山地学报 2022年第2期40卷 265-275页

作者：杨蒙钟启明单熠博梅胜尧南京水利科学研究院岩土工程研究所水利部水库大坝安全重点实验室

崩滑堰塞体可采用开挖泄流槽的方式除险。泄流槽的断面型式影响崩滑堰塞体溃决过程。对于不同类型堰塞体开挖何种型式泄流槽尚无定量性认识。本文采用可考虑堰塞湖的水动力条件、堰塞体的形态和结构材料特征的堰塞体溃决过程数学模型，... 详细信息

崩滑堰塞体可采用开挖泄流槽的方式除险。泄流槽的断面型式影响崩滑堰塞体溃决过程。对于不同类型堰塞体开挖何种型式泄流槽尚无定量性认识。本文采用可考虑堰塞湖的水动力条件、堰塞体的形态和结构材料特征的堰塞体溃决过程数学模型，以唐家山、小岗剑和白格堰塞体为例，研究不同的泄流槽断面型式对堰塞体溃决过程的影响。将泄流槽设置成不同的断面形式，对比不同工况下的溃决过程，结果表明：(1)对于堰塞湖库容较大的堰塞体，开挖泄流槽对堰塞体的溃决过程具有重大影响，可明显减轻致灾后果，且随着泄流槽深度的增加，溃口洪峰流量不断降低，峰值流量出现时间逐渐滞后；(2)泄流槽底宽主要影响溃口峰值流量出现时间，泄流槽底宽越大，洪峰流量出现时间越早；(3)泄流槽横断面边坡越陡峭，洪峰流量越大，且峰值流量出现时间越早；(4)泄流槽纵断面底坡的变化对溃决过程的影响较小。另外，由于考虑了颗粒的分布，小岗剑堰塞体即使不开挖泄流槽，在上游水动力条件的作用下不会发生溃决，但仍存在溃决风险。因此，在应急抢险中，可根据当地的实际情况，选择不同的泄流槽断面型式，研究成果可为堰塞体应急排险的决策制定提供参考。

关键词：堰塞体泄流槽断面型式数值模拟应急响应