基于KM和AC-BFA模糊逻辑的土石坝压实质量实时评价

针对常用的压实质量评价存在未能够实现压实质量的实时评价，且模型的精度与鲁棒性有待提高等问题，建立一种新的压实质量实时评价模型。该模型由提出的基于核方法（kernel method，KM）与自适应混沌细菌觅食算法（adaptive chaotic bacteria foraging algorithm，AC-BFA）的模糊逻辑构建，同时将被碾材料的物理参数、料源特性参数、施工过程碾压参数作为模型的输入参数，其中被碾压材料的物理参数由振动信号分解后得到的基波与一次谐波的振幅表征。工程应用表明，该模型与常用压实质量评价模型相比，不仅在精度上具有一致性与优越性，而且在加噪数据与异常数据测试中显示出更强的鲁棒性，在进一步嵌入到碾压质量实时监控系统后能够实现压实质量的实时评价。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于实时监控的碾压混凝土VC值变化量预测模型研究

碾压混凝土坝施工气候是造成碾压混凝土VC值(vibrating-compacted value,单位:s)变化的主要因素之一,建立考虑施工气候参数影响的碾压混凝土VC值变化量的预测模型,对于保证碾压混凝土坝施工质量,具有重要的理论意义。本文依托碾压混凝土坝施工气候信息实时监控技术,提取碾压混凝土坝施工气候参数值(温度、相对湿度以及风速),通过现场检测获得了对应的VC值变化量,采用多元回归分析方法,分析施工气候参数与VC值变化量之间的多元映射关系,建立VC值变化量的预测模型。该模型可以对施工现场碾压混凝土VC值的变化量进行实时预测,反馈指导施工管理人员采取相应措施修改VC值,为碾压混凝土坝质量控制提供新的途径。     

普定水电站碾压混凝土拱坝及防渗研究

本文论述了普定水电站碾压混凝土拱坝的设计、施工、材料和坝体温度场的特点和研究成果。介绍了施工中期对碾压混凝土的质量检验成果所进行的分析研究和评价,论证了该坝二级配富胶凝材料碾压混凝土的密实性和抗渗性能已达到或接近常态混凝土的指标,为取消碾压混凝土坝上游面丙乳砂浆防渗层的可行性和工程决策提出了充足的论据。通过水库蓄水后碾压混凝土坝防渗效果的检验,证明成果好,碾压混凝土坝完全可以依靠碾压混凝土自身达到防渗要求。     

堆石坝离散元模拟中缩尺碾轮等效荷载确定

在采用离散元模拟堆石坝料碾压施工过程时,考虑到计算效率,需要对施工仓面进行缩减,并需缩小碾轮尺寸。与实际碾轮荷载等效是保证离散元碾压模拟与实际碾压具有相同压实效果的前提,作用于碾轮上的荷载与碾轮尺寸有关,故需准确确定作用于缩尺碾轮上的等效荷载。文章提出了以坝料孔隙率相等为依据的缩尺碾轮等效荷载确定方法。首先,采用PFC（particle flow code）软件,建立能反映堆石坝料级配、颗粒形状、接触特性的坝料二维和三维模型,并考虑到PFC二维模型孔隙率与工程实际孔隙率的差异,建立了二维模型孔隙率与工程实际孔隙率间的定量关系。然后,根据压实能力系数相同,导出缩尺碾轮等效荷载的确定公式,进而依据实际孔隙率相等的原则,对该公式进行修正,从而建立了不同碾轮尺寸与作用荷载的定量关系。实例验算表明,该方法所计算得到的等效荷载作用在缩尺碾轮上的坝料碾压效果能够与真实尺寸碾轮的碾压效果一致,从而可为缩尺情况下离散元碾压模拟提供依据。     

RCC坝仓面碾压质量与进度的增强现实反馈方法

碾压混凝土（RCC）坝仓面碾压质量与进度等施工信息大多以报表和图片等传统方式反馈传递，不利于施工质量缺陷的及时发现和施工进度的总体把握。针对上述问题，本文基于Tsai两步标定法，提出了一种固定相机三维注册求解方法，实现了施工质量固定型增强现实反馈；结合混合注册，提出了仓面施工进度信息的移动型增强现实反馈表达方法。同时，施工质量信息与施工进度信息基于关系型数据库和建筑信息模型（BIM）进行相互关联，实现了施工信息互补增值。通过系统研发和工程应用检验，本文提出的坐标映射方法在施工区域实际配准最大偏差不超过0.5 m，同时该模块响应平均时间为5.06 s，满足现场使用精度和时效要求；基于移动增强现实的施工进度反馈模块，手机使用时平均帧率达29.55，帧率大于27时间占比96.17%，满足现场使用流畅度要求。本文基于增强现实（AR）所提出的方法为现场管理人员提供了多视角施工信息表达和反馈渠道。     

强夯施工夯坑位置实时监测技术北大核心CSCD

强夯基础加固过程中,实际夯坑位置符合设计要求是保证地基加固效果的前提。针对传统强夯施工人工放样确定夯坑位置方法中存在效率低及成果校核困难等多方面的问题,提出了一种基于GNSS和地磁传感器的夯坑位置实时计算方法,研发了相应的夯坑位置实时监测系统。实现了强夯施工过程中夯坑位置实时精确定位。通过架设在夯机上的GNSS定位设备监测设备中心位置,同时利用磁方位角传感器获取夯坑相对于夯机的方位数据,进而对夯坑位置进行全过程、全自动的实时监测。针对时序夯坑位置信息离散的问题,采用空间聚类分析提取夯坑精确定位信息。以白鹤滩水利枢纽移民安置工程强夯施工实测数据为例,对该方法进行验证。结果表明,该技术能够有效确定夯坑坐标,提高了夯坑定位的智能化水平和效率,为强夯施工质量评价提供了有效依据。     

基于LM算法的神经网络模型预测爆破块度

爆破是土石坝料开采环节中最常用的方法之一。爆破块度不仅影响开采料的挖装效率,而且对坝体压实质量有很大影响,因此,通过调整爆破设计参数以控制开采料的粒度分布,是爆破实时控制的重要措施之一。在分析爆破参数对于块度影响基础上,针对传统爆破预测模型存在的不足,提出了一种基于双隐含层LM算法的神经网络模型预测爆破块度尺寸的方法。通过工程爆破试验实例,验证了该神经网络模型及计算方法的可行性及实用性,并用于指导工程需要。     

高碾压混凝土坝施工过程仿真研究

本文根据碾压混凝土坝施工特点，采用计算机系统仿真技术和排队随机仿真网络理论，建立了高碾压混凝土坝施工交通运输系统排队网络仿真模型和高碾压坝施工浇筑过程仿真模型。应用该模型可以较好地研究高碾压混凝土坝施工过程中混凝土的运输和大坝浇筑过程问题，通过算例分析，可以看出：采用这种模型进行计算机仿真，所得结果可为高碾压混凝土坝施工组织设计提供一定参考。     

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。     

风力作用下的大坝浇筑空间冲突频率研究

大风易导致混凝土垂直运输机械振荡,增大缆机运输作业对仓面作业的影响范围,提高大坝浇筑空间冲突频率,造成安全事故。为刻画风力作用下的大坝浇筑空间冲突频率,本文分析风力对吊罐运行影响,构建吊罐事故工况下坠落运动方程,界定吊罐坠落的影响空间;根据浇筑仓面尺寸,剖析仓面机械物理工作空间变化规律;提出交叉作业时间重叠的循环网络仿真方法,确定吊罐影响空间和仓面机械工作空间的重叠时间;结合不同风速出现的频率,采用联合概率表征风力作用下的大坝浇筑空间冲突频率。实证表明：本文提出的模型可有效预测和量化风力作用下的大坝浇筑空间冲突频率;相较于未考虑风力的情景,风力作用下的大坝浇筑空间冲突频率明显增大。