การควบคุมอุณหภูมิและการป้องกันรอยแตกร้าวสำหรับเขื่อนสูง

I. ความเป็นมาและความสำคัญ

จากการเร่งสร้างเขื่อนสูง 200-300 เมตรทางตะวันตกของจีน การควบคุมอุณหภูมิและป้องกันการแตกร้าวในเขื่อนคอนกรีตจึงกลายเป็นความท้าทายที่สำคัญ ปรากฏการณ์ 'เขื่อนไม่มีรอยแตกร้าว' ที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องนั้น จำเป็นต้องอาศัยความก้าวหน้าทางนวัตกรรมผ่านเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ วัสดุศาสตร์ และระบบการจัดการอัจฉริยะ สิ่งนี้ผลักดันให้เกิดการเปลี่ยนแปลงจาก 'เขื่อนดิจิทัล' (การเก็บข้อมูลและการวิเคราะห์การจำลอง) มาเป็น 'เขื่อนอัจฉริยะ' (การควบคุมอัตโนมัติและการตัดสินใจแบบเรียลไทม์) ทำให้สามารถจัดการความปลอดภัยตลอดวงจรชีวิตของเขื่อนสูงได้

---

ครั้งที่สอง ความก้าวหน้าการวิจัยที่สำคัญ

1. ความต้านทานการแตกร้าวของวัสดุคอนกรีต

1.1 การเพิ่มประสิทธิภาพการผสม :

• ลดความร้อนจากความชื้นโดยใช้ตัวลดน้ำและเถ้าลอย (ปริมาณ 40%-60%)

• ซีเมนต์ที่มี MgO เป็นหลักสำหรับการชดเชยความเครียดจากอุณหภูมิ

1.2 วัสดุขั้นสูง :

• ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ความร้อนต่ำ (เช่น ซีเมนต์เฟอร์ไรต์สูง) ช่วยลดข้อขัดแย้งระหว่างคอนกรีตกำลังสูงกับการควบคุมอุณหภูมิ

• วัสดุประสานที่มีส่วนประกอบหลายองค์ประกอบช่วยให้คอนกรีตสมรรถนะสูงแบบปรับแต่งได้

1.3 ความท้าทาย :

• ความต้านทานแรงดึงของชิ้นงานทดสอบแบบเต็มเกรดมีค่าเพียง 51%-61% ของชิ้นงานที่ผ่านการคัดกรองแบบเปียก

• ค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยในปัจจุบันในมาตรฐานยังคงอนุรักษ์นิยมมากเกินไป

2. ทฤษฎีและวิธีการจำลอง

2.1 การวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัด :

• เทคโนโลยีการจำลองการก่อสร้างแบบไดนามิกสำหรับผู้ใหญ่ (เช่น ซอฟต์แวร์ SAPTIS โดยทีมนักวิชาการ Zhu Bofang)

2.2 การปรับปรุงอัลกอริทึม :

• ปรับปรุงประสิทธิภาพการคำนวณผ่านอัลกอริธึมแบบขยายเลเยอร์และวิธีการองค์ประกอบที่ต่างกัน

2.3 ข้อจำกัดของพารามิเตอร์ :

• การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอะเดียแบติกและแบบจำลองโมดูลัสยืดหยุ่นไม่สามารถอธิบายได้ครบถ้วนสำหรับ:

• ความร้อนจากความชื้นของเถ้าลอยระยะสุดท้าย

• ผลกระทบประวัติอุณหภูมิ

3. เกณฑ์ความปลอดภัยและมาตรฐานการควบคุม

3.1 ปัจจัยด้านความปลอดภัยที่ปรับปรุง :

• ชิ้นงานที่ผ่านการคัดกรองแบบเปียกประเมินค่าความต้านทานการแตกร้าวสูงเกินไป (เช่น ปัจจัยด้านความปลอดภัยของโครงการ Xiaowan: 0.927)

• มาตรฐานที่อัปเดตในขณะนี้ต้องการปัจจัยด้านความปลอดภัยที่ 1.5-2.0

3.2 การเพิ่มประสิทธิภาพการไล่ระดับอุณหภูมิ :

• ความแตกต่างของอุณหภูมิฐาน : เขื่อนคอนกรีตบดอัดมีอุณหภูมิเกินขีดจำกัด (เช่น โครงการหลงตัน: ​​16°C)

• ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างชั้น : การปรับแบบไดนามิกตามความยาวของบล็อกเท

• ความแตกต่างอุณหภูมิภายใน-ภายนอก : ฉนวนตลอดทั้งปีเพื่อป้องกันการแตกร้าวของคลื่นเย็น

4. แนวทางปฏิบัติในการควบคุมอุณหภูมิ

4.1 วิธีการแบบดั้งเดิม :

• ท่อทำความเย็น การเทอุณหภูมิต่ำ ฉนวนพื้นผิว (เช่น เขื่อน Three Gorges ที่ไม่มีรอยแตก)

4.2 กลยุทธ์นวัตกรรม :

• ปรัชญา 'การควบคุมอุณหภูมิที่ครอบคลุม + ฉนวนระยะยาว' (Zhu Bofang)

• โปรโตคอลการทำความเย็นได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมผ่านกลไกการแตกหัก

5. ทิศทางในอนาคต: ระบบเขื่อนอัจฉริยะ

5.1 การเปลี่ยนจากดิจิทัลสู่อัจฉริยะ :

• ระบบระบายความร้อนอัจฉริยะ : การปรับการไหล/อุณหภูมิแบบเรียลไทม์โดยใช้เซ็นเซอร์ IoT

• การตรวจสอบอัตโนมัติ : แทนที่การป้อนข้อมูลด้วยตนเองด้วยการบันทึกความเครียด/อุณหภูมิที่ซิงโครไนซ์

5.2 นวัตกรรมการประเมินความปลอดภัย :

• การจำลองพฤติกรรมที่แท้จริง : รวมเอาความเค้นตกค้างและการไล่ระดับแบบไม่เชิงเส้นผ่านวิธี SR (การจำลองแบบเต็มกระบวนการ + การลดความแข็งแรง)

• การตรวจสอบวงจรชีวิต : ผสานรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์เข้ากับการจำลองเพื่อการประเมินความปลอดภัยแบบไดนามิก

---

III. ความท้าทายและข้อเสนอแนะ

---

IV. ลำดับความสำคัญของการวิจัยในอนาคต

1. วัสดุศาสตร์ :

• การออกแบบพารามิเตอร์ความร้อนคอนกรีตที่ปรับให้เหมาะสม

• การผลิตซีเมนต์ความร้อนต่ำในระดับอุตสาหกรรม

2. ระบบอัจฉริยะ :

• โมเดลควบคุมอุณหภูมิที่ขับเคลื่อนด้วย AI

• อุปกรณ์ทำความเย็นอัตโนมัติเต็มรูปแบบ

3. การประเมินความปลอดภัย :

• แพลตฟอร์มการจำลองพฤติกรรมที่แท้จริง

• การกำหนดมาตรฐานวิธี SR ในรหัส

4. การปรับปรุงตามข้อบังคับ :

• มาตรฐานการต้านทานการแตกร้าวของคอนกรีตเต็มเกรด

• กรอบการควบคุมอุณหภูมิแบบปรับเปลี่ยนได้

---

โวลต์ บทสรุป

การศึกษานี้ทบทวนกลยุทธ์การควบคุมอุณหภูมิสำหรับเขื่อนสูงอย่างเป็นระบบ โดยวาง 'เขื่อนอัจฉริยะ' เป็นทางออกที่ดีที่สุดสำหรับปัญหา 'ไม่มีเขื่อนไม่มีรอยแตกร้าว' ด้วยความก้าวหน้าที่ทำงานร่วมกันในด้านวัสดุ อัลกอริธึม การควบคุมอัจฉริยะ และการจำลองพฤติกรรมที่แท้จริง ทำให้การจัดการความปลอดภัยตลอดอายุการใช้งานของเขื่อนสูง 300 ตร.ม. เกิดขึ้นได้ นวัตกรรมเหล่านี้ให้การสนับสนุนทางทฤษฎีและทางเทคนิคที่สำคัญสำหรับโครงการเขื่อนสูงพิเศษของจีน ขณะเดียวกันก็สร้างมาตรฐานระดับโลกสำหรับวิศวกรรมไฮดรอลิกอัจฉริยะ

BGT Hydromet มุ่งมั่นในด้านการตรวจสอบการรับรู้ด้านความปลอดภัยอย่างชาญฉลาดของ DAMS เราได้มีส่วนร่วมในการก่อสร้างอ่างเก็บน้ำขนาดเล็กเกือบ 3,000 แห่งในประเทศจีนสำหรับสภาพน้ำฝนและบริการตรวจสอบความปลอดภัยของเขื่อน โดยให้การรับประกันข้อมูลที่แม่นยำสำหรับการดำเนินการควบคุมน้ำท่วมในอ่างเก็บน้ำ การคาดการณ์ และการเตือนภัยล่วงหน้า