基于机器人检测的引水隧洞结构缺陷特征分析

利用机器人对水工隧洞进行检测是解决引水隧洞斜井段安全巡检的有效手段。采用爬行机器人搭载三维激光扫描仪及高清摄像装备对引水隧洞进行结构巡检,通过三维点云处理与缺陷数据拼接获取引水隧洞断面的缺陷信息,并结合缺陷数据处理成果分析引水隧洞结构缺陷特征及分布规律,实现了引水隧洞表观缺陷形态不规则、分布不均、多种缺陷共存的巡检与分析。结果表明：引水隧洞内存在的缺陷包括裂缝、渗漏、漏筋等,上平段缺陷数量明显多于斜井段,其中裂缝是最主要的缺陷类型。上平段裂缝主要分布在洞顶位置,多以垂直洞轴线的横线裂缝存在;斜井段裂缝均匀分布在洞周各个位置,走向以斜向裂缝居多。可见,上平段和斜井段缺陷数量和裂缝特征均存在较大差异,在后期的安全巡检过程中更应该主要关注裂缝的扩展情况。     

引水隧洞的施工与管理

巴基斯坦杜伯华项目水电站引水隧洞工程,全长4872.942m,分上下游一起施工,在困难中求进度、求质量、求安全,各方面均得到了业主和监理的一致好评。     

内水渗透作用下引水隧洞稳定分析

水利工程中,不衬砌有压引水隧洞是常用的一种水利建筑物,其在运行期间,内水压力作用会时隧洞拱项产生上抬力,并会在隧洞围岩内产生渗流场,改变洞室周边的应力场状态,加会降低围岩体的稳定状况,影响隧洞正常的运行。因此,要使不衬砌有压引水隧洞保持稳定．必须保证隧洞有足够的埋深,且要保证隧洞围岩内的渗流场的作用不至于造成围岩体的破坏。本文从有压引水隧洞最小覆盖厚度的准则、有压内水渗流场及围岩稳定分析等几个方面入手,对内水渗透作用下引水隧洞稳定进行了分析。     

水电站引水隧洞衬砌结构三维有限元分析

根据某水电站引水系统实际情况,采用ANSYS三维非线性有限元法,建立其引水系统中新建引水隧洞的三维有限元模型;并对引水隧洞的衬砌结构进行分析。验证衬砌方案和支护参数的合理性;同时提供衬砌配筋计算结果及优化建议,论证现有衬砌和支护方案合理性,补充和完善加固处理措施。结果表明,引水隧洞各段衬砌在各个工况下,水平位移最大值为0.41 mm,出现在侧面;垂直向最大位移为-6.53 mm,出现在顶拱处。衬砌最大第一主应力为拉应力,其值为2.33 MPa,发生于工况四,出现在顶拱处;衬砌最大第三主应力为压应力,其值为-8.19 MPa,发生于工况二,出现在衬砌侧面。由于衬砌C25混凝土的抗压强度为17 MPa,故衬砌结构安全。衬砌采取单层筋布置,各段环向配筋Φ20@200 mm,纵向钢筋Φ12@300 mm,考虑到方圆渐变段的应力状态较为复杂,优化设计后建议采用50 cm厚的衬砌方案。     

隧洞施工期有限元仿真分析

利用ANSYS APDL参数化有限元分析技术和生死单元技术,对西藏高海拔地区某一工程的引水隧洞施工期进行有限元仿真计算,基于岩石力学方法的围岩——结构模型对初期支护方案进行内力和变形的分析计算,同时得出了围岩开挖后的应力状态、塑性区大小和洞周变形等,从而可判断初期支护参数的选择是否合理。结果表明:1开挖初期支护后在围岩应力的作用下,发生了指向临空面的位移,最大位移发生在底板,值为4.601 mm,方向铅直向上,洞周的收敛位移都不大,围岩在施工中是稳定的;2最大应力值出现在底板两侧的边角位置,顶拱的拱铰处发生应力集中;3应力应变符合施工期隧洞工程的一般规律。     

基于增强现实的心墙堆石坝施工进度可视化仿真

目前心墙堆石坝施工过程可视化仿真研究多是基于施工仿真结果构建的纯虚拟三维可视化,其地形模型多根据前期勘测数据建立,其渲染消耗资源多且不易被修改,且与实际施工场景有很大差别.针对此问题,将增强现实技术(AR)引入水利水电工程施工仿真中,提出了基于增强现实的心墙堆石坝施工过程可视化仿真方法,该方法主要解决两个方面的问题:如何利用虚拟相机的三维注册技术解决虚拟场景与真实场景不处于同一空间的问题,以使可视化仿真具有动态时效性;如何通过视频监控获取的三维场景信息与虚拟物体叠加,以解决传统可视化仿真中地形模型占用过多资源的问题,并提高可视化仿真效率.结合西南某大型水利水电工程,利用AR技术对该工程的施工进度仿真进行可视化展示.首先在无需建立地形模型的情况下实现了施工仿真和施工现场的紧密结合;其次,基于web service的数据查询和传输实现仿真成果的交互式动态三维场景查询,同时通过基于硬件的增强现实方法以更少的资源消耗实现了更真实直观的可视化仿真,为水利水电工程施工可视化仿真提供了新思路.     

引水隧洞施工控制测量研究

结合国内、国外先进的测绘技术,探讨了甘肃引洮供水一期工程总干渠9#特长隧洞的测量方案,提出了新思路及技术要求,从而为施工测量提供了切实可行的技术路线,为测绘项目顺利进行提供了保障。     

高地温引水隧洞支护结构的受力特性分析

为了研究新疆某水电站高地温引水隧洞支护结构的受力特性,利用实测温度数据,结合弹性力学的拉梅公式计算与分析了隧洞衬砌施工期、运行期和检修期3种工况下4种计算情形下的径向应力、环向应力和轴向应力。计算分析结果表明,运行期由于过水内外壁温差较大,拉应力值大于施工期和检修期的拉应力值,其中拉应力主要是温度拉应力;3种工况下弹性模量随着温度变化比衬砌参数不变情况下的衬砌径向最大应力大0.02-0.04 MPa左右,比衬砌环向最大拉压应力大0.2 MPa左右,比衬砌轴向最大拉压应力大0.05 MPa左右;线膨胀系数随着温度变化引起的衬砌应力变化可忽略不计。上述结果可为高温引水隧洞衬砌设计提供依据,对类似工程设计有一定的参考价值。     

浅析电站引水隧洞的开挖施工

本文根据电站引水隧洞的开挖施工情况,对于工程地质的描述,特殊地质情况下的施工方法,开挖前的起爆方式及爆破参数的确定,以及针对围岩的种类采取支护的方法进行论述。     

基于全位移理论的引水隧洞围岩变形全过程研究

鉴于当前隧洞监控量测方法无法测得由隧洞提前开挖扰动所产生的位移和未及时安装监测设备所损失的位移,因此隧洞围岩变形不能准确预测,基于全位移理论,提出了隧洞开挖过程中损失位移、超前位移和围岩内部变形全位移的计算方法. 对现场监测数据进行回归分析并采用FLAC3D有限差分软件模拟隧洞开挖.研究结果表明：隧洞开挖全过程中,围岩内部位移变化曲线呈S形特征,即分为初始增长、快速增长和稳定收敛3个阶段;掌子面空间约束效应的影响范围大致在前后4倍隧洞直径内;数值模拟中超前位移与全位移比值即围岩超前位移比,计算结果为0.3~0.4,与工程现场围岩实际变形规律相符. 因此,所求得的围岩内部变形全位移更符合现场实际情况,可为后续隧洞开挖过程中围岩内部变形全位移的计算,以及预留变形量的设置提供理论依据.     

基于FLAC~(3D)的大伙房水库引水隧洞围岩变形分析

圆形洞室开挖后,使原来处于挤压状态的围岩失去支撑而向洞内松动变形;如果这种变形超过了围岩本身所能承受的能力,则围岩就要发生破坏。本文应用FLAC3D数值模拟软件对15+800～15+900段隧洞围岩的变形进行了分析和评价。结果表明,地下洞室开挖穿过断层带时,围岩的塑性区域会增大;围岩在同一开挖方式下,破碎带及其周围围岩变形规律基本相同,但位移值差异较大。     

基于精细复合多尺度散布熵的高压断路器机械故障诊断方法

针对高压断路器机械故障识别准确率不高的问题,提出了一种基于精细复合多尺度散布熵(RCMDE)的断路器故障诊断方法。利用实验室10 kV户内真空高压断路器进行合闸动作时正常、螺丝松动、传动机构卡涩、合闸弹簧储能不足4种状态的振动数据采集。对采集到的数据计算RCMDE值,并构成特征向量集,将特征向量集分作训练集及测试集。利用粒子群算法(PSO)优化后的极限学习机(ELM)训练训练集得到智能故障识别模型,将测试集输入模型进行测试,实现断路器机械故障诊断。结果表明,基于RCMDE-PSO-ELM的高压断路器机械故障诊断方法能有效识别不同状态的机械故障,并且在噪声干扰以及数据丢失下仍能对故障进行准确识别,具有很好的抗干扰能力,在背景干扰较强的高压断路器故障检测环境下具备一定的实用性。     

滇中引水工程隧洞穿越古泥石流堆积体涌水分析

线路工程隧洞穿越堆积体时,从堆积体内部穿过,还是从堆积体后方基岩绕过,是线路比选中经常遇到的问题.隧洞从整体稳定的古滑坡、崩塌、古泥石流堆积体中穿过,主要存在穿过堆积体的涌水及高外水压力问题,及覆盖层垮塌变形稳定问题,对支护措施与施工安全均存在挑战.本文针对滇中引水工程大理Ⅰ段隧洞穿越芹河古泥石流堆积体,在查明了堆积体结构特征、成因、渗透性与稳定性,计算了堆积体中穿越或从下伏基岩中穿越两种方案的隧洞涌水,对比了解析法与三维渗流法计算涌水量的差异,为线路选择提供了准确信息.     

岩溶地区引水隧洞排水技术研究

为解决岩溶地区引水隧洞安全稳定问题,采取"堵、排"结合设计原则,在减少衬砌外水压力同时避免地下水位过度降低从而影响隧洞周边水环境.利用解析法推导衬砌排水量和衬砌背后外水压力之间的关系,并采取数值计算的方式计算,得出以下结论:(1)推导出岩溶地区隧洞衬砌背后水压力函数关系式;(2)推导出排水减压阀出水口流速关系式;(3)推导出排水量与衬砌背后水压力之间关系式;(4)不同渗透系数下,隧道施工和运营期地下水位变化规律.     

小断面引水隧洞光面爆破设计

根据实验和前期开挖经验,具体阐述了光面爆破设计中炮眼布置、装药结构、起爆方法,得出了科学合理的爆破设计参数,形成了小断面引水隧洞开挖的光面爆破施工方案。     

浅议引水隧洞掌子面涌水处理技术

正概述石兜水库新建的引水隧洞担负着向厦门市供应原水的重任,该隧洞总长4285.30m,断面为城门洞形,洞径为3.6m,隧洞出口与下游供水管道相连接,为同时满足往下游坂头水库放水要求,在隧洞中部设一施工支洞兼作坂头水库放水洞,支洞断面为城门洞形总长535m,洞径为3.0m。2012年4月     

巴东新城引水工程隧洞稳定分析及整治研究

对巴东新城引水工程隧洞的地质情况进行了简单的介绍，分析了隧洞在运行过程中出现的洞顶掉顶和侧墙破坏的原因，综合考虑隧洞问题段的地质条件和衬砌破坏情况，提出了衬砌和锚固等不同的整治方案，并对各种方案进行设计．     

高压引水隧洞运行期复杂承载过程数值分析

基于引水隧洞运行期受力机制,将运行期全过程分为3个阶段:钢衬单独承载,初始缝隙闭合阶段;衬砌未开裂,衬砌与围岩复杂接触联合承载阶段;衬砌开裂,内水外渗阶段。针对各阶段力学特性,分别提出钢衬单独作用弹性荷载求解方法、基于接触力法的衬砌与围岩联合承载分析方法以及考虑应力和损伤影响的渗透系数与渗透荷载计算方法。并据此编制三维有限元计算程序,对某引水隧洞运行期全过程进行数值模拟。研究结果表明:工程实例计算结果较为合理地反映高内水压力下引水隧洞运行期全过程受力特性,并为水工隧洞设计提供一种有效的分析方法。     

探地雷达检测引水隧洞灌浆密实度可行性分析

进行探地雷达在引水隧洞灌浆密实度检测中的理论分析,分别从探地雷达的工作原理和探地雷达在工程中的超前预报进行探讨,结合实例论证探地雷达在引水隧洞灌浆密实度检测中的可行性。     

引水隧洞主洞光面爆破设计

根据“新奥法”施工的需要,通过实验和前期开挖经验,得出科学合理的爆破设计参数,形成了小断面引水隧洞开挖的光面爆破施工方案。