小湾特高拱坝首蓄期坝体变形特性分析及评价

针对小湾特高拱坝首次蓄水期坝体变形备受关注的几个焦点问题,运用综合过程线对比、数学建模、数值仿真、数理统计分析等定性和定量方法进行分析,结果表明:小湾大坝坝体蓄水早期向上游方向倾斜(主要与库盘下沉有关),库水位是首蓄期坝体变形的最主要影响因素,坝体时效变形已趋于收敛。通过将数值仿真成果与实测值比较、模型分析与实测值比较、设计预警指标与实测值比较、小湾工程与同类工程实测值比较,认为小湾水电站特高拱坝经受了正常蓄水位工况下的综合考验,尽管变形量值较大,但变形规律总体正常,首蓄期大坝处于安全状态。     

特高拱坝施工期谷幅变形演化规律

跟踪分析高坝施工期谷幅变形,对确保高边坡稳定与大坝安全具有重要意义。基于某特高拱坝工程环境与地质结构,跟踪分析坝区两岸岩体变形监测数据,采用有限差分法,模拟分析谷幅变形演化规律,探讨了坝区施工期的谷幅变形演化规律与驱动因素。研究表明,坝后水垫塘谷幅变形规律表现为不同高程谷幅变化规律相似,收缩变形量与高程具有很好的正相关性,高程高的部位变形量相对较大;两岸均朝向河谷变形,与高程呈现正相关性,左岸变形速率略大于右岸;变形数值仿真结果与现场实测变形量值较接近。研究结果可为大坝后期正常蓄水提供参考依据。     

特高拱坝运行初期变形监测预报模型及构建方法

针对特高拱坝运行初期温度场的非稳定性和时效的非单调增长性,发展变形监测和预报模型,并提出构建方法。通过主成分上的分层聚类法选取代表性温度测点,将其实测值作为温度变量,引入包含徐变及其恢复项的时效变量表达式,论证其表达谷幅变形的能力。进而考虑库水位、实测温度、组合时效等变量,应用增强回归树方法提出特高拱坝运行初期变形监测和预报模型,并通过后向消减变量建立优化模型。分析各变量对变形的边际效应,得出相对影响,借助部分依赖图,辨识变量间相关关系及其对坝体变形的影响规律,揭示变形机制。将该模型应用于某特高拱坝,验证该模型的可行性和有效性;并将结果与支持向量机、多元回归模型进行对比分析,得出该模型具有显著的优越性。     

特高拱坝体形适应性分析研究

以西北地区某240 m特高拱坝为例,采用拱梁分载法,选择对拱坝体形设计影响较大且具有一定不确定性的参数,即地基综合变形模量、坝体混凝土弹性模量和线膨胀系数等进行敏感性分析,研究拱坝体形设计的合理性和适应性。经体形优化设计调整,对得到的拱坝体形进行关键参数的敏感性分析计算。由计算成果可知,当地基综合变形模量、坝体混凝土弹性模量和线膨胀系数在一定范围内浮动时,坝体应力、位移均满足设计要求,说明拱坝体形适应性较好。此研究方法将影响拱坝设计的不确定因素提前考虑,既可以减轻后续设计阶段体形优化调整的工作量,又可以保证拱坝建成后保持良好的工作状态,对类似工程设计具有重要的参考意义。     

基于Apriori和GP-XGBoost的特高拱坝变形缺失数据填补方法

变形监测数据作为特高拱坝服役性态最直观的表征,蕴藏着丰富的时空信息和演变规律,对工程长治久安意义重大。然而,多源多维的变形监测数据受仪器本身及外界因素影响,往往存在数据缺失的现象,会对接下来的数据分析工作造成干扰。针对大坝变形监测序列中的缺失数据,基于Apriori关联规则算法挖掘测点变形在空间维度上的关联性,得到目标测点的强关联测点,随后以强关联测点的变形监测数据作为输入样本,利用贝叶斯优化的XGBoost回归模型填补了目标测点的空缺变形监测序列。结合锦屏一级特高拱坝工程实例表明,该填补方法实现了变形监测空缺信息的高效、精准填补,可用于类似大坝工程的变形缺失数据填补。     

关于特高拱坝建基面径向变形量值的探讨

特高拱坝建基面径向变形是重要物理量之一,其变形量值和速率事关拱坝安全。笔者提出基于监测与仿真分析的特高拱坝建基面径向变形取值计算方法,在结合垂线监测数据和反演计算得到坝体和基础力学参数的基础上,分析研究基础径向变形沿高程分布规律,得到基础廊道高程径向变形和建基面径向变形之间的相关关系,为特高拱坝基础特别是建基面径向变形取值提供了新的思路。     

拱坝变形监测预报模型研究

采用力学方法计算拱坝变形的水压分量和拱坝各水平截面原度方向的平均温度Rm和线性温差Td，但仍用统计方法选取变形的温度因子和时效因子，从而建立拱坝变形混合模型作为预报模型．其中，变形水压分量的计算采用了有限元法和拱架法；Tm和Td的计算，分析了分段水位的选用，气温和水温对变形影响的滞后规律、水温相位差选用等问题．实践证明，该模型具有计算简便，适应性广，预报效果好等特点。     

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...     

基于分布式光纤测温的特高拱坝温控预报研究

针对溪洛渡水电站特高拱坝混凝土通仓浇筑时温度控制特点,建立了一套温度控制预警系统,其功能包括分布式光纤测温和温度控制预报。在该拱坝典型坝段埋设了光纤对混凝土温度实时在线监测,并首次在现场安置监测房,实现近距离永久观测。基于光纤测温成果,采用遗传算法反演混凝土热学特性参数,结论认为:反演获得的热学参数能够更真实地反映大坝混凝土的热学特性,可用于混凝土施工温控预报;在此基础上建立的温度控制预警系统达到了超前温度预报的目的,可将最高温度控制在允许范围内,同时为后期开裂风险预报奠定了基础。     

特高拱坝安全监测可视化系统研发

针对特高拱坝运维期内海量安全监测数据管理可视化程度不足,效率低下的问题,利用数据库、.NET开发平台以及VTK可视化系统等技术,研发了一套适用于特高拱坝的安全监测可视化系统。将安全监测数据库、工程场景、VTK三维可视化引擎在可视化平台中进行有机的融合,各安全监测信息以及分析成果可以以二维图形、三维云图和表格等方式实时、动态的呈现,实现了各安全监测信息的信息化和可视化,所见即所得。该系统为安全监测管理人员提供了一个直观、高效的信息可视化安全管理辅助系统,具有一定的应用价值。     

特高拱坝通水冷却管网智能联控原型试验研究

开展特高拱坝施工期通水冷却管网的智能联控研究,对确保实现精准、高效的大坝混凝土温控防裂具有重要意义。基于白鹤滩特高拱坝通水冷却智能温控实践,本文系统分析了冷却水的温度、流量、流向等参数满足特高拱坝换热防裂的适应条件,提出了混凝土温控冷却水需求的确定方法,定义了供水保证率的量化评价指标。通过在白鹤滩特高拱坝建设现场开展原型生产性试验,提出了通水冷却管网智能联控的方法,并研发了联控系统,克服了人工手动换向的不确定性,实现了对通水冷却管网温度、压力、流量的实时在线监测和通水流向的智能调控,换热效果更好。现场试验揭示了冷却水管网输送的时空规律,结果表明供水水温沿程变化主要受外界气温与管道保温影响;在制冷容量满足需求的前提下,流量供应主要受供水压力支配。本文成果促进了特高拱坝通水冷却管网智能联控全面应用,也可供同类工程设计与施工参考。     

分叉型库盘变形及对特高拱坝变形性态的影响

由弹性理论推导了特高拱坝在库水压力作用下引起的库岸边坡表面横河向水平位移计算公式;利用有限元数值仿真方法模拟了分叉河道的库盘库型,开展了库型因子对库盘基岩和大坝变形的敏感性分析。理论分析和数值计算结果表明:库水位和岸坡坡角是谷幅收缩的主要影响因素,河道分叉处到坝前距离和库水位是影响库盘变形和坝体变形的显著因素;随着高程增加,库水面以下横河向岸坡变形先向两岸方向增大,然后一直减小,直至转向河谷方向,而库水面以上岸坡一直向河谷方向变形。     

特高拱坝悬臂高度个性化控制的分析研究

本文在提出悬臂高度个性化控制的概念的基础上，进一步给出特高拱坝施工期全坝段个性化悬臂高度控制值的应力判断标准以及数值分析方法。以某特高拱坝为例，考虑自重荷载、温度荷载、混凝土自身体积变形与徐变等因素影响，采用三维有限元方法对其进行仿真分析，研究了不同坝段在不同灌浆高程情况下的最大主应力极值随悬臂高度增加而变化的规律，并给出应力标准控制值下的全坝段悬臂高度控制值分布示意图。研究成果表明悬臂高度个性化控制有利于优化施工进度，缩短施工工期，从而按计划实现坝体挡水度汛及预期发电等关键目标。     

特高拱坝施工期数字监控方法、系统与工程应用

依据混凝土坝数字监控的理论,从主要目的、基本内容和工作模式3个方面论述了特高拱坝施工期数字监控方法,介绍了特高拱坝施工期数字监控系统,提出了利用该系统开展特高拱坝施工期数字监控的工程应用模式.特高拱坝施工期数字监控系统的工程应用表明,运用该系统可以实时开展大坝工作性态评估,降低事故风险,同时可以为施工期动态设计提供决策支持.     

特高拱坝施工及初次蓄水期变形回归模型研究

针对特高拱坝施工及初次蓄水期间的变形特点,在传统模型基础上,增加了初次蓄水坝高因子、初蓄温度因子和初蓄渗流因子,建立了施工及初次蓄水作用下的大坝变形回归模型。通过对某高拱坝初次蓄水期间大坝回归分析可知,新模型拟合精度高,各测点相关系数均在0.99以上。水压分量、温度分量、坝高分量、初蓄及时效分量变化趋势以及在整个径向位移中所占比例符合实际规律,考虑了施工及初次蓄水期间坝体上升、外界温度影响、坝体自身温度变化、初次蓄水及渗流作用、时效等影响,反映了初蓄期间坝体的变形特性。总之,新的大坝变形回归模型能够较好地反映施工及初次蓄水期的各种影响因素,便于分析施工及初次蓄水期坝体的工作性态。     

特高拱坝悬臂高度个性化控制的分析研究

在提出特高拱坝悬臂高度个性化控制概念的基础上,进一步给出特高拱坝施工期全坝段个性化悬臂高度控制的数值分析方法。以国内在建的某特高拱坝为例,考虑自重荷载、温度荷载、混凝土自身体积变形与徐变等因素影响,采用三维有限元方法对其进行仿真分析,研究了不同坝段在不同灌浆高程情况下的最大主应力极值随悬臂高度增加而变化的规律,并给出应力标准控制值下的全坝段悬臂高度控制值分布示意图。研究成果表明:大坝不同部位的悬臂控制高度未呈现可循规律,须实行个性化控制。悬臂高度个性化控制有利于优化施工进度,缩短施工工期,从而按计划实现坝体挡水度汛及预期发电等关键目标。     

紧水滩拱坝变形性态分析

紧水滩大坝已运行了17年,实测资料有效地揭示了大坝变形的分布和变化规律。分析表明,紧水滩大坝实测变形性态正常。     

高拱坝短期变形和应力预测预警方法及工程应用

针对高拱坝预测预警能力不足的问题,提出了短时间内基于监测数据和全坝全过程仿真的混合预测模型。在此基础上建立了包含坝体变形和关键部位应力的预警指标体系,能够明确给出各部位变形和应力预警阈值。在小湾拱坝初次蓄水期中的应用结果表明:变形和应力预警指标的阈值设置比较合理,能够对异常情况给出警报,实用且合理有效。研究成果为高拱坝安全运行提供了有效的预测和预警思路。     

锦屏一级水电站特高拱坝混凝土施工技术总结

锦屏一级水电站大坝为世界上已建最高混凝土双曲拱坝,坝址区昼夜温差大,料源骨料性能欠佳,对混凝土施工的温控防裂提出了更高要求。介绍了最严格的混凝土施工温控标准,包括浇筑温度控制、封拱温度控制、温度梯度控制及降温速率控制等。同时对砂石加工系统、骨料运输系统、混凝土生产系统及缆机系统的布置进行了阐述。相关经验可供类似工程借鉴。     

特高拱坝温度控制与防裂研究进展

特高拱坝温控防裂至关重要,本文总结了近期特高拱坝温控防裂研究与实践成果,对抗裂安全系数制定、温控标准制定及温控措施的优化选择、温控施工质量控制等关键问题进行了系统的论述。提出如下建议:(1)抗裂安全系数应取1.8~2.0,温差标准从严控制,可取全坝统一的基础温差标准,最高温度控制标准则按封拱温度和允许基础温差之和进行控制;(2)按"早保护、小温差、慢冷却"、"三期冷却"、"智能监控"即"九三一"温控模式进行全过程温度控制;(3)空间温度梯度按"拟灌区、同冷区、过渡区、盖重区"控制,时间上的温度过程按"三期多阶段"控制,中期控温与冷却至关重要;(4)采用智能化的手段对施工过程进行全程质量监控,必要环节采用智能温控措施。上述建议旨在为特高拱坝相关规范的制订和修编提供参考。