高寒地区碾压混凝土坝运行期力学参数反演分析

为准确获得高寒地区碾压混凝土坝真实状态下的力学参数,将碾压混凝土作为横观各向同性材料进行参数反演分析。首先采用均匀设计构造力学参数样本,然后基于有限元法计算不同工况下的顺河向位移,将有限元分析得到的水压分量相对值及相应的力学参数作为神经网络的训练样本,建立水压分量相对值与相应的力学参数非线性映射关系。基于大坝实测位移,考虑坝顶冻胀变形的影响,通过建立坝体及坝基多测点变形统计模型分离出水压分量相对值,将其作为反演模型的输入值,得到坝体及坝基的力学参数。通过实例分析表明,该方法反演得到的坝体及坝基力学参数是可行的,可为高寒地区碾压混凝土坝安全性态评估提供参考。     

混凝土坝的位移确定性模型研究

本文介绍混凝土坝位移确定性模型建立的基本原理、方法和公式,即用有限元法计算大坝某些观测控制点在外荷载作用下的位移,由此值与实测值进行最小二乘法拟合,求得水压分量和温度分量的调整参数和时效分量,从而建立位移的确定性模型。并以佛子岭连拱坝(以下称佛坝)13号垛的坝顶水平位移为算例,介绍确定性模型建立的全过程。实践证明,确定性模型与实测值的拟合精度较高,后验预报可靠。     

锦屏一级拱坝黏弹性工作性态反演分析

针对锦屏一级拱坝历年1 880 m高水位稳定期坝体向下游侧位移持续增大的异常变形性态,基于现场位移监测数据和坝体混凝土徐变试验数据,对该拱坝当前运行性态进行了反演分析。结果表明:坝体目前处于黏弹性工作状态,监测发现的短期趋势性变形是由水压荷载作用下黏弹性滞后变形效应和年周期环境温降效应所共同引起。混凝土黏弹性力学参数之间具有较好的线性关系,基于弹性水压分量反演得到的坝体混凝土弹性模量实际是瞬时弹性模量与延迟弹性模量的等效值,对于锦屏一级拱坝,该反演值为35.5 GPa,与前期反演值和试验值较为接近;而基于黏弹性水压分量反演得到的广义Kelvin模型中瞬时弹性模量、2延迟弹性模量和2黏滞系数分别为47.3 GPa、189.4 GPa、132.3 GPa、383.8 GPa·d和20 574.6 GPa·d。建议今后对锦屏一级拱坝建立变形监控模型时,应在HST模型中引入黏弹性滞后水压分量。     

基于混沌遗传算法的碾压混凝土坝力学参数反分析

坝体物理力学参数是衡量坝体质量的一项重要指标,如何获取碾压混凝土坝当前实际的物理力学参数是分析和评价大坝安全性态的前提和关键。根据碾压混凝土坝施工过程、压实机理和层面特性等,将碾压混凝土坝力学参数识别反问题作为优化问题处理,系统地研究并建立了碾压混凝土坝变形力学参数反分析理论和方法。为克服传统遗传算法的早熟缺点,在处理优化问题时引入混沌遗传算法,并应用混沌遗传算法对某碾压混凝土坝的横观各向同性变形参数和渐变参数进行了反演。最后将横观各向同性模型与参数渐变模型计算值和实测值进行对比分析,验证了反分析理论和方法的正确性,同时也说明了参数渐变模型的合理性和正确性。     

碾压混凝土坝变形一级监控指标的拟定方法

针对碾压混凝土坝薄层碾压的结构特点，引入渗流场与应力场耦合的数学模型分析坝体在水荷载、温度荷载等作用下引起的弹性位移分量，采用粘弹性有限元计算坝体在水荷栽等作用下引起的时效位移分量，讨论碾压混凝土坝变形一级监控指标的拟定方法，并应用于实际工程。     

基于CM-AFSA算法的碾压混凝土坝热学参数反分析

针对通过试验得到的碾压混凝土坝热学参数偏离实际的问题,引入人工鱼群算法并利用云模型理论对其进行优化,将改进得到的CM-AFSA算法用于碾压混凝土坝热学参数反演中。结合某碾压混凝土坝实测资料,将算法通过MATLAB软件编程,反演其热学参数,并利用反演出的热学参数进行温度场的正演算,将得到的温度计算值与实测资料中的真实值进行对比,结果表明,两者的拟合程度很高,说明CM-AFSA算法在碾压混凝土坝热学参数反演中具有较好的适应性。     

基于混合模型的某碾压混凝土坝坝体、坝基弹模反演

以某碾压混凝土坝实测坝体、坝基水平位移为依据,运用有限单元法分别计算坝体和坝基水平位移,建立7~#坝段上下游向水平位移的混合模型,通过混合模型反演坝体和坝基的弹性模量。计算结果表明,实测值和拟合值接近,混合模型精度较高,可为类似工程提供参考。     

混凝土坝变形过程及监控指标研究

从理论上系统地研究了混凝土坝的变形过程及监控指标。提出混凝土坝的水平位移监测方法,建立常规监控模型,从水压分量、温度分量、时效分量3个方面对混凝土坝变形过程进行监控。利用典型小概率法对混凝土坝变形过程进行测量,从而在混凝土坝变形过程中真正实现了安全监控。     

混凝土大坝变形监控指标拟定的混合法

针对混凝土坝变形监控指标拟定涉及的材料参数众多且不容易准确获取的问题,考虑到水压分量数值计算涉及的参数相对较少且计算结果相对可靠,采用数值计算-变形统计模型的混合法拟定混凝土坝变形监控指标,即水压分量采用不利水位工况下数值计算值,其它分量则采用不利工况下变形统计模型的分离值或反映非线性效应的分量值,结合某常态混凝土高拱坝,提出了基于混合法拟定混凝土坝变形一级、二级监控指标。分析表明,基于混合法拟定的变形一级监控指标与典型小概率法拟定的监控指标接近但略大,这表明该拱坝目前处于黏弹性工作性态,但混合法拟定的变形一级监控指标考虑的因素更全面,而且材料性能分项系数的引入明确了强度参数的合理取值。     

碾压混凝土坝位移时空监控模型研究

基于单测点的碾压混凝土坝位移监控模型不能很好地监控碾压混凝土坝的安全运行、预测和评价碾压混凝土坝的工作性态,为此分析了与碾压混凝土坝位移相关的水位、温度和时效等时空影响因素的表达式,结合碾压混凝土坝位移观测资料,建立了碾压混凝土坝位移时空监控模型。工程实例表明：该时空监控模型具有很好的拟合效果,可以用来实时监控碾压混凝土坝的运行状态。     

In the Central Committee of the Communist Party of the Soviet Union and the Council of Ministers of the USSR

Power Technology and Engineering -     

分流对弯道水流紊动强度影响的试验研究

采用先进的三维超声波多普勒流速仪（ADV）对不同分流比情况下弯道水流紊动特性进行了系统的试验研究。根据试验数据,探讨了不同分流比工况下弯道水流的紊动机理,分析了其紊动特性,同时对紊动强度分布特点进行了比较。     

前置掺气坎坡度对阶梯溢洪道掺气水流影响的数值模拟

为研究复杂边界条件下气液两相界面的流动及混掺现象对工程建设的影响,结合某大型水电站的溢洪道,利用RNG k-ε模型对其进行三维流场模拟,采用有限体积法离散控制方程,并用GMRES算法进行压力求解,对前置掺气坎式阶梯溢洪道和传统阶梯溢洪道泄流壁面上的高速掺气水流进行数值模拟。结果表明:随着掺气坎坡度的增加,其掺气空腔及掺气浓度均有所增大,随着水流下泄掺气浓度沿程降低,达到一定距离后趋于稳定,掺气浓度值达到了减免空蚀破坏的要求;与传统阶梯溢洪道的模拟结果进行对比可知,增设前置掺气坎后,既可以增加前几级阶梯的掺气浓度使水流提前达到水气平衡,也没有降低阶梯式溢洪道的消能率,为解决传统阶梯溢洪道中出现的工程难题提供了一种新思路。