基于改进型证据理论的高拱坝多效应量融合模型

针对目前大坝安全监测中单效应量分析存在的不足,将数据融合理论中的D-S证据理论引入到高拱坝多效应量融合建模之中,并对证据理论组合规则进行了改进,提出了一类适合于高拱坝融合评价的证据体权值运算公式,建立了基于改进型证据理论的高拱坝多效应量融合模型。工程示例分析表明,该方法是合理、可行的,为高拱坝多效应量综合评价提供了一条新的途径。     

考虑谷幅收缩变形的高拱坝多源信息融合安全评判

水库蓄水过程中诱发的谷幅收缩变形对高拱坝结构的安全性有直接影响。为了评判谷幅收缩变形条件下的拱坝安全状态,以我国西南地区某高拱坝为例,首先,建立坝体变形监控模型,研究坝体变形与谷幅收缩变形的联系;在此基础上,融合大坝安全监测多源信息,构建了考虑谷幅收缩变形指标的大坝安全多源信息融合评判模型,采用云模型与D-S证据理论相结合的方法来评判大坝的安全性。基于监测数据由云模型求得的隶属度来确定大坝安全评价指标基本概率分配的方法,克服了传统方法主观性较强的缺点,结合D-S证据理论融合各监测指标基本可信度对大坝安全进行综合评判。结果表明,谷幅收缩变形可能是坝体倾向上游变形的主要原因,模型评判结果为大坝处于“基本正常”状态,与该高拱坝的实际情况基本相符,说明采用云模型求得的隶属度来确定大坝安全评价指标基本可信度分配的方法合理可行。     

基于神经网络与改进D-S证据理论的水质评价模型研究

针对水质监测数据多源、非线性、不确定性大的特点，提出了一种基于神经网络与改进D-S证据理论相结合的水质评价模型。该模型首先利用3种前馈神经网络对水质监测数据进行初步评价，将初步评价结果归一化后作为基本概率分配，然后引入证据权重修正冲突证据，根据D-S合成规则得到融合评价结果，最后利用迭代思想修正评价结果。其中，基于证据权重修正冲突证据并进行融合结果的迭代修正，能有效解决传统D-S证据理论无法处理高冲突证据的缺陷。冀南地区5个监测断面水质评价结果表明，该水质评价模型能够提高水质评价准确性。     

基于云模型的高拱坝混凝土温控措施效果评价

为解决高拱坝混凝土温控效果评价过程中存在的模糊性和随机性问题,提出一种基于云模型的温控措施效果评价方法。根据高拱坝混凝土浇筑施工特点和温降历程特征,构建高拱坝混凝土温控措施效果评价体系;运用DS证据理论确定可信度较高的指标权重;基于实测数据通过云模型对高拱坝周温控措施实施效果进行评价。工程实践表明:该评价方法有利于决策者对温控措施执行效果的全局把握,能有效地确定周温控措施的薄弱环节并指导现场温控。     

考虑多重共线性影响的特高拱坝时空监控模型

为了解决特高拱坝时空监控模型中因子数目众多、因子之间存在多重共线性以及各测点之间存在空间关联性的问题,基于大坝变形原型监测资料,采用核独立分量分析(KICA)方法提取独立分量,将多个测点信息转化为少数几个综合指标;将提取的独立分量代入利用灰狼优化(GWO)算法优化的支持向量机(SVM)模型,对特高拱坝空间测点进行回归预测,构建了KICA-GWO-SVM特高拱坝时空监控模型。工程实例分析结果表明,KICA-GWO-SVM特高拱坝时空监控模型与多元回归模型、BP模型及SVM模型相比,其非线性表达能力强且性能良好,能够降低多重共线性对大坝变形监测的影响,对特高拱坝变形序列的拟合与预测精度高,可以更加准确全面地表征大坝整体的时空变形性态。     

锦屏一级高拱坝坝基结构面弱化效应研究及坝肩稳定性分析

为了研究锦屏一级高拱坝工程在蓄水运行后,坝肩坝基软岩结构面在应力场、渗流场耦合作用下的弱化效应,以及在考虑这种弱化效应条件下分析高拱坝工程的坝肩稳定问题,首先通过现场采集该工程坝肩软岩和结构面岩样,制备相似试件,在MTS岩石力学测试系统上进行水岩耦合三轴压缩试验,获得了坝肩软岩和结构面强度参数的弱化率,为拱坝坝肩稳定模型试验提供结构面降强幅度的依据。然后,针对拱坝坝肩稳定问题,开展了加固地基条件下高拱坝三维地质力学模型综合法破坏试验,在试验中,根据弱化试验成果确定了结构面的综合降强幅度为30%,并研制了适用于各类软弱结构面强度弱化特性的变温相似材料,用于在模型中模拟结构面的弱化效应。通过试验获得了坝与地基的变形分布特性,坝肩坝基失稳的破坏形态和破坏机理,得出坝肩稳定综合法试验安全系数为5.2~6.0,评价了拱坝工程的稳定安全性。研究成果为工程的设计施工和安全运行提供了重要科学依据。     

高拱坝安全评价方法比较

简述了高拱坝基于强度理论的安全系数评价法与基于稳定理论的整体安全度评价等传统确定性方法的现状、优势与不足;研究了高拱坝外载荷、坝身与坝基材料强度弱化等的随机性和评价准则的模糊性,提出并阐述了高拱坝安全评价中基于结构可靠度理论的风险分析法;通过实例对两类方法比较研究表明,考虑随机性、模糊性并基于结构可靠度理论的风险评价与传统的确定性安全评价在研究高拱坝安全方面相辅相成、缺一不可。     

基于D-S证据理论融合采空区多源信息的大坝安全评价

为结合周边采空区性状对大坝进行安全评价,构建了基于D-S证据理论融合多源信息的安全性评价模型。结合现场勘查、物理力学试验、数值计算、实地测量以及监测结果,获取多种定性及定量指标,组成多源证据指标体系。通过欧氏距离法加权优化传统D-S证据理论,确定各证据指标所属评价等级的质量分配函数,采用多比例两两对比法与熵值法确定各证据指标的权重从而融合多源信息。应用此评价主法以周边存在采空区的某均质土坝为例进行安全评价,结果显示,定性指标中地质构造与覆岩岩性所占权重较大;定量指标中水位的影响最大达到0.446 1,其次是大坝沉降为0.221 3。而影响因素重要性分析表明,观测信息的结果最能表现大坝运行形态,所占比重为0.498 1。综合评判结果显示大坝处于"较不安全"的信任值最大,结果与安全鉴定"三类坝"结论一致,验证了多源证据指标体系评价方法的可行性和有效性。     

浅议高拱坝坝踵实测与计算应力差异原因

高拱坝坝踵应力是评价拱坝安全的重要指标之一,采用目前规范中规定的方法计算得到的坝踵应力一般会存在拉应力,而工程中实测监测成果得到的坝踵应力基本表现为压应力,二者存在一定差异。本文从定性和定量方面分析坝踵实测应力与计算应力差异的原因,分析表明:坝基岩体特性、有限元网格划分、温度荷载、荷载加载过程、坝基岩体变形导致的坝体变形对设计计算应力有影响;监测仪器安装质量、大坝混凝土参数选取、自生体积变形、监测位置对实测应力有影响。通过某拱坝坝踵实测应力影响因素变量分量,得到了各因素对拱坝应力的影响,从定量方面揭示了除水位、温度外的因素对拱坝应力的作用。     

BIM技术在拱坝工程中的应用研究

针对拱坝工程项目在传统二维设计模式下存在设计变更繁复,返工修图工作量大,设计意图表达不明确以及监测信息管理工作内容繁重、效率低下等问题,以某拱坝工程为例,重点研究了利用BIM(building information modeling)技术优化拱坝设计与运行管理的方法。介绍了基于Revit的拱坝及其附属结构参数化BIM模型的构建;利用已建成的拱坝参数化模型探索了其在枢纽布置、施工图生成以及工程量概算方面的应用;并在监测仪器3D模型上添加时间轴,利用色彩变化实现了监测数据的可视化。研究表明,基于BIM技术的三维设计模式避免了重复返工,大大提高了设计的质量与效率;BIM技术的信息化、可视化特点也使得监测信息的管理与展现更加清晰直观。BIM技术在该拱坝工程中的应用研究可为同类水利工程提供参考。     

基于原型监测资料的特高拱坝变形实时风险率模型

混凝土坝风险率分析模型通常基于结构极限状态功能函数对单个监测点一维时间序列建模,未考虑变形监测点之间的相关性及多重共线性问题。基于原型监测资料,考虑各分区所有测点的相关性及不同分区变形之间的协同性,引入面板数据理论对特高拱坝监测点进行聚类分区,在拟定单测点风险率函数的基础上,提出计算特高拱坝变形分区单测点实时风险率的方法,基于Copula函数进一步构建基于原型监测资料的特高拱坝整体实时风险率分析模型。实例分析表明,所构建的模型确定了依据大坝长序列立体监测数据建立变形实测效应量与风险率的函数关系,可有效分析特高拱坝各分区变形风险率及整体变形风险率,能够客观刻画特高拱坝整体风险率变化的基本规律。     

特高拱坝结构性态诊断与监控方法述评

我国已建、在建多座特高拱坝工程,这些工程往往面临着高水头、高边坡和复杂地质条件等特殊服役环境,其设计、施工及安全监控等技术指标突破了现行规范适用范围和以往的工程认知。与一般大坝相比,特高拱坝工程复杂程度高,结构的力学行为具有独特特征,工程建设和运行安全控制要求更为严格。论述了坝体体型工程经验性评价参数、地质力学模型试验、数值模拟仿真分析等特高拱坝结构性态诊断关键技术,以及施工质量控制、温控防裂、跟踪监测反馈等安全监控技术;在此基础上,指出了特高拱坝长效服役健康诊断与安全控制的前沿热点问题,包括时空演化特征挖掘方法、服役风险率实时诊断模型、结构安全动态控制模式、智能感知与超前预警技术等。研究可指导特高拱坝的建设和运行管理。     

高拱坝安全度评价方法研究

介绍了目前高拱坝安全评价的几种方法,指出了现存拱坝安全度评价方法的缺点。提出基于有限元分析结果的高拱坝安全度评价体系,研究了坝体裂缝对大坝工作性态的影响,给出了坝体内容许裂缝长度。结合溪洛渡高拱坝工程,阐述了基于弹性或弹塑性有限元分析并综合考虑大坝坝体、建基面和坝基岩体破坏的拱坝安全度评价方法,强调了高拱坝长期安全度评价的重要性。     

拱坝随机地震行波效应分析

将随机振动的虚拟激励法与拱坝地基动力相互作用FE-BE-IBE时域模型结合,发展了一个可以考虑随机地震动行波效应的拱坝随机动力响应计算模型,并用Monte-Carlo法对模型进行了验证.不同行波波速的计算结果表明,行波效应可以影响拱坝的动力响应,幅度在10%~20%,较小的行波波速在坝体边界产生应力集中现象,表明行波效应对拱坝动力响应具有显著影响.     

基于APSO和TWSVM的特高拱坝变形预测模型

为挖掘混凝土大坝变形监测数据与各影响因素之间复杂的非线性关系,提高特高拱坝变形预测精度,在孪生支持向量机(TWSVM)模型基础上,引入位置因子与速度因子,运用自适应粒子群优化(APSO)算法进行参数优化,构建了特高拱坝变形的APSO-TWSVM预测模型。实例验证结果表明,该模型可有效挖掘拱坝变形与影响因子间复杂的非线性关系,模型运算速度和精度均比传统SVM模型有明显提升。     

施工期混凝土拱坝变形安全监控模型研究

混凝土拱坝施工期的安全监控及时反馈给施工和设计单位,可避免事故的发生.但施工期混凝土拱坝变形规律复杂、影响因素众多,实施安全监控的难度较大.根据施T期混凝土拱坝变形的基本特点,对其影响因素进行了选取,并结合有限元仿真技术,分析坝体变形与影响因子之间的定量关系,从而建立了施工期坝体变形的监控模型.以正处于施工期的小湾拱坝为例,对所建立的监控模型进行了验证,结果表明拟合效果较好.     

水下爆炸冲击荷载作用下重力拱坝及坝后式厂房的破坏效应

当坝身设有孔口且存在坝后式厂房时,水下爆炸冲击荷载作用下大坝的动力响应非常复杂。 针对此问题,考虑爆炸作用下混凝土的高应变率效应,采用Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ－Ｅｕｌｅｒｉａｎ耦合方法建立水下爆炸 冲击下大坝－厂房－库水－坝基全耦合模型,利用数值模拟技术分析了水下爆炸冲击荷载作用下重力 拱坝及其坝后式厂房的动态破坏过程,得到了重力拱坝及坝后式厂房在水下爆炸冲击荷载作用下的损 伤破坏过程及损伤机理。结果表明:水下爆炸冲击荷载作用下重力拱坝的损伤破坏形式包括爆炸成坑 破坏、气穴冲切破坏、局部拉伸破坏和整体拉伸破坏;随着爆心距的增大,大坝的主要损伤破坏形式逐渐 改变,分别为爆炸成坑破坏、局部拉伸破坏和整体拉伸破坏,当爆心距进一步增大时,坝体破坏逐渐减 小;进水口和溢流表孔的存在削弱了坝体局部强度和拱效应;水下爆炸冲击荷载作用下,坝后式厂房由 于结构的整体响应发生局部拉伸破坏。     

基于BP神经网络的拱坝温度监测数据预测模型

实时监控拱坝的温度对工程进度和坝体安全具有重要意义.以白莲崖碾压混凝土拱坝温度监测数据为研究对象,建立基于MATLAB的拱坝温度监测反向传播(BP)神经网络预测模型,用原型观测数据对其进行校核和检验,并引入灰色理论中的GM(1,1)模型、混沌模型(最大Lyapunov指数法)与预测结果进行比较.结果证明,用人工神经网络建立坝体变形的神经网络模型对大坝变形能够进行较高精度的预测,具有良好的应用前景.