堆石坝料压实监测指标影响因素及适用性分析

实时压实监测技术已成为堆石坝碾压质量控制的有效手段。但是面板堆石坝坝料种类多、不同坝料组分区别明显、施工工艺差异大，故而不同施工工艺对压实监测指标的影响，以及监测指标在不同坝料分区的适用性有待进一步研究。结合现场碾压试验，分析了碾压机行进方向、振动模式及坝料类型对压实监测指标的影响，发现碾压振动频率是其主要影响因素；同时发现包含更多碾轮加速度谐波分量的CCV指标对于不同面板堆石坝料有更好的适应性。基于上述分析，提出了耦合考虑频率的CCV指标来表征面板堆石坝不同坝料的压实质量。本文研究可为有多种坝料的面板堆石坝压实质量实时控制提供合适的监测指标。     

RCC坝料改进刚度指标及压实质量综合评估研究北大核心CSCD

有效控制碾压混凝土压实质量是确保大坝安全稳定运行的前提。本文提出了考虑滞后相位角的碾压混凝土坝料改进刚度指标,并给出了滞后相位角的测定方法;结合耦合滞后相位角改进刚度指标、坝料特性参数、碾压参数和频域压实指标,提出了基于XGBoost算法的碾压混凝土压实质量综合评估方法。实例分析表明,改进刚度指标能够更好表征坝料压实质量,综合评估模型的决定系数约为0.86,表明模型精度较高,计算压实度与实测压实度的相对误差平均值为0.47%。本文方法为碾压混凝土坝施工压实质量控制提供了新的有效途径。     

利用CMV评估堆石料压实质量的神经网络模型

土石坝压实质量对大坝安全至关重要,通过压实质量评估模型可实现对压实质量实时监控。传统碾压施工采用固定的碾压方案,碾压参数在碾压过程中不改变,而在智能压实过程中,碾压参数根据当前压实状态进行优化调整,因此压实质量评估模型必须考虑碾压参数。通过堆石料现场碾压试验,分析了压实计值（compaction meter value,CMV）与堆石料相对密度和碾压参数的相关性。结果表明,CMV与堆石料相对密度具有较强相关性,可作为堆石料压实质量监测指标,碾压机振动频率和车速对CMV影响显著,行驶方向对CMV影响较小。最后基于现场试验和径向基（RBF）神经网络,建立了考虑碾压参数变化的堆石料压实质量评估模型。与试验结果对比表明该模型具有较高精度。     

土石坝料压实特性改进多输出预测模型研究北大核心CSCD

土石坝料压实特性对保证大坝施工质量至关重要。然而,当前坝料压实特性预测主要是对物理、力学和渗透压实特性的单输出回归预测,缺乏对各压实特性目标间相关性的考虑。针对上述问题,提出土石坝料压实特性的改进多输出高斯过程回归(IMO-GPR)预测模型。采用具有噪声的基于密度的聚类方法构建目标特定特征,对多输出高斯过程回归(MO-GPR)模型原始输入空间进行特征扩展,提高模型高维特征空间复杂映射关系解耦能力;同时,结合MO-GPR模型中的输出协方差系数矩阵,实现对多输出压实特性目标间相关性的有效考虑,以最终实现多输出压实特性精确预测。相比传统的高斯过程回归(GPR)、多输出极限学习机(MO-ELM)和MOGPR模型,所提IMO-GPR模型的预测精度分别提高了24%、20%和17%,且对噪声干扰、数据异常、数据量少等情况具有更强的鲁棒性,为土石坝料压实特性分析提供了新思路。     

土石坝震害与抗震安全

结合世界上地震区已建土石坝的震害调查,对主要震害型式、产生机理以及防止震害的对策进行了剖析,分析了现代碾压式高土石坝抗震性能优良的内在原因。从设防标准、抗震能力与抗震风险以及坝体填筑设计质量控制指标等方面论证了现阶段强震区高土石坝建设需重视的问题。在深入开展土石坝抗震理论研究的基础上,适当提高坝料填筑设计指标以控制有害变形,强震区300m级高土石坝的建设是安全可行的。     

非均质土石坝及地基竖向地震反应简化分析

本文基于一维剪切片模型,考虑坝体中与地基内剪切模量沿深度的非均匀分布,提出了估算土石坝及地基组合体系动力特性及地震反应的近似解析方法。在数值计算的基础上,探讨了覆盖层刚度及厚度,坝体模量分布等对土石坝振动特性、地震反应及坝坡上各潜在滑动体内平均地震反应的影响。     

多参数可调式RCC碾压模拟试验装置研制与应用

通过碾压试验,寻求最佳的碾压参数组合是确保碾压混凝土（RCC）坝压实质量的关键。常规在大坝施工前开展RCC碾压试验成本高、费时间。本文提出基于压实能力的模拟相似原理,研制了多参数可调式RCC碾压模拟试验装置。该装置不但可克服小型碾压试验的碾轮缩尺效应,以及振动压实成型试验平板振动方式与实际碾轮滚动振碾差异较大的弊端,而且可实现碾压机静压力、激振力（振动频率和振幅）、行驶速度、碾压遍数等多级可调。模拟试验结果表明：该装置可等效模拟实际碾压机工作状态;碾压的试件密度和强度能够达到标准试件的密度和强度,含层面试件的抗剪强度也能满足实际施工的要求。本装置可为研究不同碾压参数对RCC坝料压实质量的影响规律,进而优化碾压参数提供了一条经济、便捷、准确、有效的技术途径。     

高土石坝坝坡抗震稳定分析的研究

利用拟静力法进行高土石坝坝坡抗震稳定分析时,地震荷载按照现行<水工建筑物抗震设计规范>(DL5073-1997)建议的土石坝地震加速度动态分布系数图示确定.但是此图示只适用于150m以下的土石坝,而目前许多土石坝的设计高度已远大于150m.与低坝相比,高坝的高阶自振周期与地震卓越周期遇合的机率增大,高阶振型的振动易于被激发放大,从而导致坝体地震加速度沿坝高分布与低坝有所不同.本文采用有限元法研究了高土石坝的加速度分布,提出了250m级高土石坝的地震加速度动态分布系数图示,并以此确定地震荷载,同时利用筑坝材料的非线性强度准则和土体动强度准则,对250m级高土石坝坝坡抗震稳定性作了进一步的讨论.     

双江口心墙堆石坝动力特性的振动台模型试验研究

本文通过进行不同地震动输入的振动台模型试验,研究模型坝的动力特性及其变化规律,并通过土石坝振动台模型试验相似率推算了原型坝的动力特性.研究表明:(1)对于一次振动,模型坝各测点所得自振频率及阻尼比基本一致,表明坝体具有大致固定的振型;(2)随台面激励峰值加速度的增大,自振频率明显降低,而阻尼比增大;(3)自振频率及阻尼...     

蓝派冲击压实技术在建筑施工中的应用

蓝派冲击压实技术碾压堆石体时 ,利用牵引机拖动非圆形压实轮滚过堆石体 ,压实轮对堆石体产生冲击、揉压、碾压作用 ,在高能量、大振幅的冲击振动下 ,块石棱角破碎 ,坝料实现嵌填 ,而揉压、碾压又使其得以相对稳固。经多次冲击、揉压、碾压作用 ,填料被逐步压密、压实。该技术使用结果表明 :冲碾后级配的变化满足设计要求 ;堆石层间结合紧密 ;被压实物料的干密度达到设计指标。     

筑坝细粒填料的含水率对连续压实指标的影响

为研究筑坝细粒填料的含水率对土石坝连续压实控制技术的影响,根据相似理论开展了室内模拟试验,研究了振动测值在不同填料含水率下的变化规律.通过线性回归分析,研究了填料含水率变化对相关性校准的影响及与不同类别连续压实控制指标的适用性.结果表明:(1)相同振动压实条件下VCV(vibration compaction valu...     

实时监控下考虑料源不确定性的堆石坝压实质量评估

影响堆石坝碾压质量的因素包括碾压参数(包括碾压速度、激振力状态、碾压遍数、压实厚度等)与料源参数(包括含水率、不均匀系数、曲率系数等),堆石坝施工质量实时监控技术提供了全仓面任意位置的碾压参数,而料源参数难以实时监测且存在较大不确定性,因此导致了仓面压实质量的评估也存在一定的不确定性。本文以仓面试坑试验数据为基础,利用多层前向人工神经网络建立碾压参数、料源参数与压实质量标准(干密度值)之间的非线性映射关系,采用改进的Bootstrap方法产生仓面任意位置处的料源参数,结合碾压监控成果,对仓面任意位置处的干密度进行拟合。结果表明,仅以碾压参数得到的仓面干密度的拟合值偏高,且分布较为集中,而结合料源参数与碾压参数的仓面干密度的拟合值分布较为分散,具有更大的不确定性,能够更加客观地评估仓面压实质量,避免了仅以碾压参数评估以及试坑试验的片面性。     

实时监控下堆石坝压实质量模糊综合评估

堆石坝填筑碾压质量采用事中和事后双控。事中碾压参数往往不能在全工作仓面上100%满足控制要求，且受坝料性质不均匀的影响，即便是相同的碾压参数，也可能会导致不同的压实质量。事后试坑检测采用有限个测点，难以客观反映整个施工仓面的压实质量；若单纯采用压实连续检测指标（如CV）控制，其与坝料压实质量之间也存在一定误差。文章利用大坝填筑碾压质量实时监控技术，在动态采集碾压参数和压实连续检测指标CV的基础上，采用Dempster-Shafer（D-S）证据理论，提出了一种综合考虑事中碾压参数、事后CV的压实质量模糊综合评价方法。此外，为了保证碾压区域无明显连续薄弱区，通过DBSCAN空间聚类分析，提出等效连续薄弱面积的概念，对压实质量薄弱区域空间分布进行定量评价。实例分析表明，此方法可以有效避免单独事中或事后评估的片面性，提高压实质量评估的全面性，为高堆石坝施工质量控制提供一种新的手段。     

基于实时监控的沥青混凝土心墙坝坝面碾压施工仿真研究

目前沥青混凝土心墙坝坝面碾压施工仿真主要考虑碾压机械的工作效率,没有将实际的施工数据融入到仿真模型中,从而降低了仿真的可靠性。针对此问题,本文将碾压过程实时监控引入仿真模型,基于实时监控技术的碾压施工数据,通过数理统计方法,获得贴近实际施工的仿真参数;同时,结合离散事件仿真方法,建立沥青混凝土心墙碾压施工过程的精细化仿真模型;最后,通过Monte Carlo方法计算得到填筑单元的碾压历时和区段初碾合格率。以西南某在建沥青混凝土心墙坝工程为实例进行仿真计算分析,通过置信度检验方法对仿真模型进行验证,并通过局部灵敏度分析的方法对仿真参数进行灵敏度分析,为现场坝面碾压施工的指导和工程进度的控制管理提供技术支持。     

基于闭环反馈控制和RTK-GPS的自动碾压系统

有效控制坝体的填筑压实质量是保证土石坝安全的关键。为此提出了一种基于闭环反馈控制和RTK-GPS的自动碾压系统,可实现碾压机精确导航和自动碾压作业。该系统包括远程监控装置和机载自动导航控制装置,拥有自动碾压、遥控碾压和人工碾压三种工作模式,具有设备间无线通讯、自动点火启动、调速、转向、刹车功能。此外,该系统采用A*算法实现整体和避障局部路径规划,并结合RTK-GPS技术实现自动导航功能。通过工程实例研究表明,提出的自动碾压系统既能保证在特殊或紧急情况下碾压施工正常进行,又可解决相邻作业面间漏碾、交叉、重复碾压的问题,显著提高压实作业施工质量和效率。该系统具备较大的实际应用价值,可应用于水利、公路、铁路、机场、港口等土石方工程,尤其适用于危险环境或极限条件下的填筑碾压作业。     

土石坝压实的智能控制理论

有效的压实质量控制对于土石坝的安全和稳定运行至关重要,为此提出一种“智能决策+自动控制”的土石坝压实的智能控制理论。该理论采用三元论的理论结构形式,基于人工智能算法和运筹学,智能决策单元从全局角度给出最优压实计划,“底层”即执行机构的控制问题采用自动控制理论通过双闭环控制模式实现压实过程智能控制。应用实例表明,提出的智能控制理论可实现土石坝压实过程的智能控制,在确保压实质量的同时可提升压实效率。该理论不仅可为土石坝的智能建造提供关键理论和技术支撑,也在公路、铁路、机场和堤坝等工程中具备广泛应用前景。