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高混凝土面板堆石坝接缝止水试验研究和应用

岩土工程学报 2024年

作者：郦能惠王立安任强张志韬张贤王新奇代巧枝 1.水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 2.黄河勘测规划设计研究院有限公司水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院黄河勘测规划设计研究院有限公司

混凝土面板堆石坝是当前最有竞争力的坝型，为保障高混凝土面板堆石坝的安全，坝体和面板的应力变形性状以及接缝位移成为研究的重点之一，在止水材料开发、接缝止水结构设计和止水结构防渗模型试验研究基础上提出了高混凝土面板堆石坝... 详细信息

混凝土面板堆石坝是当前最有竞争力的坝型，为保障高混凝土面板堆石坝的安全，坝体和面板的应力变形性状以及接缝位移成为研究的重点之一，在止水材料开发、接缝止水结构设计和止水结构防渗模型试验研究基础上提出了高混凝土面板堆石坝新型止水结构，并应用于高混凝土面板堆石坝工程，本文进行了高坝新型接缝止水结构力学特性试验研究，形成了试验方法，建立了高坝新型止水结构的劲度表达式，通过在某高坝工程的应用表明本文提出的接缝止水应力应变关系全面反映高坝新型止水结构各主要部件对于面板与趾板以及面板之间力的传递的贡献，更好地反映复杂地形地质条件下高坝设计布置的影响，具有一定的工程应用价值。

关键词：混凝土面板堆石坝接缝止水应力变形性状劲度表达式

基于多轴强度准则的混凝土面板应力安全评价方法研究

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岩土工程学报 2024年第7期46卷 1378-1386页

作者：王芳李国英米占宽冯业林黄青富南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司云南昆明650051

混凝土面板作为面板堆石坝的关键防渗结构,其应力变形安全对保障工程安全运行至关重要。目前工程中普遍采用混凝土单轴标准强度评价面板应力安全,该方法忽略了面板应力状态对其强度的影响,会对面板破坏范围作出不合理的判断,因此,提出... 详细信息

混凝土面板作为面板堆石坝的关键防渗结构,其应力变形安全对保障工程安全运行至关重要。目前工程中普遍采用混凝土单轴标准强度评价面板应力安全,该方法忽略了面板应力状态对其强度的影响,会对面板破坏范围作出不合理的判断,因此,提出了基于多轴强度准则的混凝土面板应力安全评价方法,该方法通过确定混凝土强度调整系数及多轴强度应力水平指标评价面板应力安全。联合基于位移多点约束法的面板精细化计算方法及改进黏弹性方法全面考虑动位移和永久变形对面板动应力的影响,细致模拟地震过程中面板破坏发展过程。以强震区狭窄河谷上240 m级特高面板坝为例,对比分析了文中提出的多轴强度方法与当前单轴强度方法判断面板破坏范围的差异,结果表明:正常蓄水期,坝肩两侧面板位于“抗压强度削减区”、河床面板均位于“抗压强度增强区”,其中河床底部面板强度增加尤为明显,两种方法判断的面板受拉破坏区基本一致,但受压破坏区存在较大差异;遭遇地震情况下,多轴强度方法判断的面板受拉破坏区略小,而两种方法受压破坏区的位置和大小均存在显著差异。鉴于单轴强度方法无法考虑面板应力分布对其强度的影响,建议采用多轴强度准则指导特高面板坝混凝土面板设计和施工。

关键词：面板堆石坝强度准则动力分析安全评价精细模拟

基于DEM法的贯流式水轮机内部鱼类损伤机理

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 157-164页

作者：杨春霞李倩徐顶娥郑源河海大学能源与电气学院江苏南京211100 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司云南昆明650051

借助压力试验探究了不同压强下有无鳞鱼的损伤情况,得出压力损伤阈值后结合离散元素法(DEM)计算灯泡贯流式水轮机内鱼体受不同损伤的概率.研究结果表明:当正压低于0.4 MPa时试验鱼均无损伤;当压力降低到-20 kPa时试验鱼出现损伤,选取-20... 详细信息

借助压力试验探究了不同压强下有无鳞鱼的损伤情况,得出压力损伤阈值后结合离散元素法(DEM)计算灯泡贯流式水轮机内鱼体受不同损伤的概率.研究结果表明:当正压低于0.4 MPa时试验鱼均无损伤;当压力降低到-20 kPa时试验鱼出现损伤,选取-20 kPa作为压力损伤的数值模拟阈值.相同水头下,导叶开度越大,鱼体受伤概率越大;相同导叶开度下,随着水头增加,鱼体在转轮区域受压力、压力梯度和剪切损伤的概率逐渐增加,受撞击的概率逐渐减小,并且前三者增加的幅度要比撞击损伤概率减小的幅度更大.叶片撞击与负压是导致鱼体损伤的主要因素,最高损伤概率分别为18.92%和18.01%;压力梯度及剪切力是次要因素,最高概率仅为5.43%和0.0352%.

关键词：灯泡贯流式水轮机压力损伤试验压强阈值离散元素法鱼类损伤机理

基于机器学习降雨动态时空特征识别山丘区小流域洪水预报方法研究

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水利学报 2024年第9期55卷 1009页

作者：刘媛媛刘业森刘洋刘正风杨伟韬胡文才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水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心水利部水利水电规划设计总院福建省水利水电勘测设计研究院有限公司广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院有限责任公司淮河水利委员会沂沭泗水利管理局水文局(信息中心)

山丘区洪水产汇流速度快,破坏力强,预报难度大。如何进一步提高山丘区洪水预报的准确性和预见期,是当前亟待解决的主要问题。针对该问题,本文基于机器学习技术,创新性地提出了一种洪水预报的新方法。该方法通过识别与当前降雨动态时空... 详细信息

山丘区洪水产汇流速度快,破坏力强,预报难度大。如何进一步提高山丘区洪水预报的准确性和预见期,是当前亟待解决的主要问题。针对该问题,本文基于机器学习技术,创新性地提出了一种洪水预报的新方法。该方法通过识别与当前降雨动态时空特征最相似的历史降雨洪水过程,“借古喻今”进行洪水预报。结果表明,在人为影响小、流域面积在600 km2左右的山丘区小流域,该方法预报洪峰流量平均误差为8.33%,洪量平均误差为14.27%,峰现时间平均误差1h,均达到了洪水预报精度要求。区别于传统的洪水预报方法,该方法从整场降雨发展趋势的角度上预报山洪,更有针对性,为山丘区小流域洪水预报提供了新思路,为“三道防线”数据深度挖掘,防洪“四预”智能化水平提升提供有力技术支撑。

关键词：人工智能流形学习降雨时空特征山丘区小流域洪水预报

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次氯酸钠电解工艺动力学调控及在污水处理中消毒效果

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环境工程技术学报 2024年第2期14卷 633-641页

作者：高峰高升陈涛李毓年正严程王重阳中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司

为提升次氯酸钠电解工艺的产氯量和满足城镇污水处理站深度处理单元出水的消毒要求,从反应动力学角度,探究次氯酸钠电解工艺的电解参数如盐水浓度、电流密度和电解温度对次氯酸钠生产过程的影响,分析深度处理单元出水水质对次氯酸钠消... 详细信息

为提升次氯酸钠电解工艺的产氯量和满足城镇污水处理站深度处理单元出水的消毒要求,从反应动力学角度,探究次氯酸钠电解工艺的电解参数如盐水浓度、电流密度和电解温度对次氯酸钠生产过程的影响,分析深度处理单元出水水质对次氯酸钠消毒效果的影响,明晰电解参数和出水水质的影响机制。结果表明:当盐水浓度、电流密度、电解温度和电解时间分别为40 g/L、20 A/dm^(2)、32℃和2.5 h时,能够有效控制温度影响、析氯电位、歧化反应和活化能,并使次氯酸钠产量提高到9.28 g/L。当次氯酸钠的投加量至少为5 mg/L和控制接触反应时间为5 min时,次氯酸钠对粪大肠杆菌群的灭菌性比其对COD和氨氮的氧化性更占竞争优势,并将水样中粪大肠杆菌群数减少至102.97个/L,达到了GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准中细菌学指标要求。

关键词：电解质次氯酸钠电流效率电解反应次氯酸钠消毒

砂化白云岩隧洞围岩致灾构造分类、孕灾及破坏模式研究

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岩石力学与工程学报 2024年第5期43卷 1064-1079页

作者：董家兴杨吉周伦顺米健赵永川李建国代佩玄昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500 长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010 云南省水利水电勘测设计研究院云南昆明650021

砂化白云岩在西南地区的地下工程中分布广泛,强烈、剧烈砂化的白云岩,岩体结构破碎,水稳定性差。砂化白云岩隧洞施工过程中,塌方、突水、突水涌砂等灾害易发频发,但对砂化白云岩隧洞灾害的孕育–形成–发生的系统性研究较少,亟待开展专... 详细信息

砂化白云岩在西南地区的地下工程中分布广泛,强烈、剧烈砂化的白云岩,岩体结构破碎,水稳定性差。砂化白云岩隧洞施工过程中,塌方、突水、突水涌砂等灾害易发频发,但对砂化白云岩隧洞灾害的孕育–形成–发生的系统性研究较少,亟待开展专门的系统性研究。通过收集80余例砂化白云岩隧洞塌方、突水、突水涌砂案例;深入调查和分析相关灾害发生的地质条件和构造条件,从灾害点不良地质情况及主要影响因素将砂化白云岩隧洞围岩致灾构造分为4类8型,即断层类(无水断层型、导水断层型、阻水断层型)、裂隙类(单斜裂隙型、层间裂隙型、砂化条带型)、褶皱类(背斜型、向斜型)、岩溶管道类;基于灾害发生时间演化特征,将孕灾模式划分为即时揭露型,渐进破坏型,间歇破坏型3种;从灾害发生的主要工程部位的角度,划分为4个部位的20种破坏模式,并提出相应的工程调控措施;最后介绍了滇中引水工程扯那苴隧洞典型灾害洞段的案例分析和调控措施。研究成果对砂化白云岩地层地下工程的设计、施工,以及灾害风险评估和防控具有重要的指导意义。

关键词：隧道工程砂化白云岩致灾构造孕灾模式破坏模式工程案例

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主动支护技术在海东隧洞软岩大变形中的应用

现代隧道技术 2024年第3期61卷 245-252页

作者：杨赵峰汪波杜永全黄长宽樊勇云南省水利水电勘测设计研究院昆明650021 西南交通大学成都610031

依托滇中引水工程海东隧洞,选择其3#支洞上游100 m软岩大变形段为试验段开展主动支护技术适应性研究。通过现场张拉试验、松动圈测试、分阶段实施过程,不断优化调整参数,并对控制变形效果、施工进度提升效果、存在的问题等进行分析评价... 详细信息

依托滇中引水工程海东隧洞,选择其3#支洞上游100 m软岩大变形段为试验段开展主动支护技术适应性研究。通过现场张拉试验、松动圈测试、分阶段实施过程,不断优化调整参数,并对控制变形效果、施工进度提升效果、存在的问题等进行分析评价,最后总结形成类似地质条件下的主动支护设计参数和动态调整原则。研究表明:试验段隧洞采用主动支护技术后,竖向沉降和水平收敛均控制在20 cm以内,开挖进尺从每月15 m提升至每月45 m,主动支护技术在控制水工隧洞软岩变形量、提高工效等方面有良好的应用效果。

关键词：滇中引水工程海东隧洞软岩大变形主动支护变形控制进度

滇中引水工程砂化白云岩隧洞围岩地质特征与破坏机制

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岩石力学与工程学报 2024年第S01期43卷 3464-3476页

作者：董家兴周志强赵永川米健李建国柳晓宁李超周伦顺沈桢洛沐红元昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500 云南省水利水电勘测设计研究院云南昆明650021

砂化白云岩岩体结构破碎,赋存地质环境复杂,因易发塌方、突水涌砂,可能诱发地面塌陷等灾害,在该地层中修建地下工程面临施工难度大、灾害处置难、施工安全风险高等挑战。滇中引水工程玉溪段共有5条输水隧洞穿越砂化白云岩地层,采用地质... 详细信息

砂化白云岩岩体结构破碎,赋存地质环境复杂,因易发塌方、突水涌砂,可能诱发地面塌陷等灾害,在该地层中修建地下工程面临施工难度大、灾害处置难、施工安全风险高等挑战。滇中引水工程玉溪段共有5条输水隧洞穿越砂化白云岩地层,采用地质调查与分析、微观结构测试与分析等方法,研究隧洞沿线砂化白云岩空间分布特征及不同砂化等级白云岩的微观结构;通过施工跟踪、围岩失稳案例统计、理论分析归纳等手段,概括砂化白云岩隧洞围岩失稳的影响因素,探索围岩破坏机制并提出灾害的针对性防控措施。研究结果表明:(1)砂化白云岩空间分布和砂化程度与断裂、断层的发育密切相关,由地表向深部呈剧烈砂化→强烈砂化→弱砂化的分带性;滇中引水工程玉溪段砂化白云岩隧洞的砂化程度以强烈砂化、剧烈砂化为主;(2)砂化白云岩隧洞围岩失稳的影响因素主要包括砂化等级、断层、地下水、施工工艺与管理等因素;(3)无水条件下,砂化白云岩隧洞主要发生重力驱动型、应力-岩体结构复合驱动型的围岩塌方失稳;富水砂化白云岩洞段主要发生强烈、剧烈砂化岩体突水涌砂,其失稳机制主要为渗透失稳;(4)超前地质预报和灾害风险动态评价是砂化白云岩隧洞灾害防控的重要举措,止浆墙施作、围岩固结灌浆是突水涌砂的主要工程处置措施,施工经验仍然需要积累和总结。研究成果对砂化白云岩隧洞围岩灾变防控具有一定的指导价值。

关键词：岩石力学滇中引水工程砂化白云岩空间分布微观结构围岩破坏机制

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水电站水力过渡过程研究

西南大学学报（自然科学版） 2024年第7期46卷 164-173页

作者：洪振国潘忠华李建伟云南省水利水电勘测设计研究院昆明650021

为确保水电站安全运行,开展水电站水力过渡过程计算分析至关重要.采用特征线法建立水力瞬变模型,分析了有压引水系统水压、调压井水位、导叶开度、机组转速的水力过渡过程.研究结果表明:(1) 3台机组同时在甩负荷条件下,机组飞逸转速升... 详细信息

为确保水电站安全运行,开展水电站水力过渡过程计算分析至关重要.采用特征线法建立水力瞬变模型,分析了有压引水系统水压、调压井水位、导叶开度、机组转速的水力过渡过程.研究结果表明:(1) 3台机组同时在甩负荷条件下,机组飞逸转速升高率最大为0.40,蜗壳水压升高率最大为0.28;机组最大飞逸转速发生在水库死水位工况,蜗壳最大水头为99.5 m,调压井最高水位为1 116.3 m,发生在水库校核洪水位.(2) 3台机组同时从空载增至满负荷,蜗壳水压降低率大于-0.19,蜗壳最小水头为57.2 m,调压井最低水位为1 076.3 m;水轮机上游引水系统中最小水头均大于15 m,调压井最低水位高于隧洞顶7 m以上,不会将空气带入隧洞和压力钢管中.(3)水轮机导叶关闭及开启情况下,机组飞逸转速、管道水压、调压井水位波动均满足设计规范要求.

关键词：水电站特征线法瞬变模型水力过渡调压井