基于投影寻踪-云模型法的碾压混凝土坝综合变形监控指标拟定

针对传统单测点变形监控指标反映坝体整体结构变形性态的不足,以西北高寒地区某碾压混凝土重力坝为例,采用投影寻踪法对大坝典型断面多测点水平位移序列进行降维处理,得到位移投影值及权重位移序列,计算出加权位移值并运用云模型拟定该重力坝典型坝段运行期综合变形监控指标,研究了坝体加权位移值与环境因子变化规律的相关性,实现了大坝运行期安全性态与定量监测之间的映射关系.结果表明:该方法反映了典型断面多测点变形的相关性,弥补了单测点拟定变形指标的不足.由"3E_n规则"拟定的变形监控指标为15.007 mm,与典型小概率法拟定值较接近,且均大于测点水平加权位移极大值.     

土石坝有限元分析中土体卸载时计算方法分析

对糯扎渡心墙堆石坝进行了三维有限元计算,对比分析两种常用于邓肯E-B模型的加卸载准则以及回弹模量取值对土石坝应力变形的影响。结果表明:大坝施工过程中,基于加载函数的加卸载准则(简称准则1)判断的卸载回弹区域一直较大;准则1下数值计算所得的坝体位移较小,仅为采用基于应力水平s与偏应力(σ_1-σ_3)的加卸载准则(简称准则2)时计算位移的一半左右,加卸载准则的选取对坝体应力影响较小;监测数据表明糯扎渡大坝采用准则2时计算位移更为准确,在准则2下回弹模量取值对大坝应力变形的影响主要表现为满蓄期坝体水流向位移随回弹模量的增大而减小。     

大坝安全监控的多测点位移数学模型研究

坝体变形是原型监测的主要内容之一,它是分析大坝结构性态的重要依据。目前,位移数学模型都是对单个测点建立的,而不考虑测点之闻的相互关系。本文运用数学分析和坝工理论,提出建立坝体位移分布模型,将各点测值通过坐标变量有机地结合起来,得到位移分布与外荷载之间的数学关系式。最后结合某实际工程的原型观测资料,对建立分布模型的具体方法作了介绍。并建立了坝体挠曲线确定性模型,成果令人满意。     

高心墙堆石坝施工期变形时空预测模型研究

针对高心墙堆石坝变形监测断面有限,而传统的单点变形预测模型难以有效反映坝体的整体变形趋势,通过采用分离型时空模型的构建方式,以及基于物理成因分析的单点变形拟合和空间拓展的思路,来构建施工期变形时空预测模型能够克服单点序列模型的某些缺点。本文基于现有的粗粒土变形计算理论,推导并建立坝体垂直、水平变形单点物理成因模型,在单点模型的基础上采用克里金空间插值技术进行空间拓展,构建了高心墙堆石坝变形时空预测模型。经瀑布沟高心墙堆石坝原观变形分析表明,垂直和水平位移物理成因模型能较好地模拟和反映测点变形趋势,实现了基于监测序列的高心墙堆石坝整体变形的三维预测,较好地描述了大坝三维变形趋势,具有较高的精度以及工程应用和推广价值。     

基于ARIMA-ANN的大坝安全监控模型

坝体的变形能反映建筑物的运行状况,受各种复杂因素影响,坝体变形监测数据是一个不平稳的时间序列.基于传统时间序列不能解决非平稳数据,使用自回归求和滑动平均序列建立模型,结合工程实例进行坝体变形监测数据的拟合与预测,并用BP神经网络进行误差预测,得到最终预测值.经过实际大坝的数据建模检验,建模方法可行,预测结果精度高,在大坝安全监测中具有较好的实用性.     

基于递阶对角神经网络的大坝变形预报模型

针对大坝工作条件复杂,影响因素繁多,致使现有监控模型预报精度偏差过大问题,基于递阶对角神经网络能够逼近任意非线性函数的特点,使用串并联模型辨识器,采用动态BP学习算法,以水压、温度和时效因子为输入量,坝体位移为输出量,结合工程实例提出了大坝变形监测的递阶对角神经网络模型,并将该模型用于坝体变形数据的拟合分析及其预测预报.研究表明,该网络不仅收敛速度快,提高了算法的效率,而且对实测数据具有较好的拟合效果,提高了预报精度,在大坝安全预测分析中具有有效性和优越性.     

小河面板堆石坝应力与变形分析

采用邓肯模型对小河面板堆石坝竣工期和蓄水期进行了三维有限元计算,接触面用弹粘塑性本构关系的节理单元进行模拟,分析了不同时期坝体及面板的应力变形情况.计算结果表明,坝体最大横断面的最大沉降值约为坝高的0.54%,面板周边缝位移的绝对值都小于8 mm,大坝应力变形满足安全要求.     

空间位移场监测模型研究和应用

建立数学监测模型是大坝安全监控定量分析的主要手段之一,也是综合评判大坝工作性态及进行预测的主要任务。空间位移场监测模型是以空间各个测点的观测资料为依据,并引入测点坐标而建立的监测模型,可以动态监测任一组荷载时的坝体位移场,从而消除单个测点模型因没有考虑测点的相互关系而引起的某些缺陷。本文详细介绍了建立这种模型的基本原理,计算公式及基本特点,并将其应用于某拱坝9#坝段倒垂及坝顶拱圈的监测模型,取得令人满意的效果。     

宝泉电站下水库浆砌石重力坝加高有限元分析

通过对宝泉电站下水库大坝建立二维有限元模型,分析了水库蓄水位对坝体变形、稳定及应力的影响。得出结论：蓄水位对坝体垂向正应力的影响较大,坝体垂向正应力与上游水位基本呈线性关系。     

大型浆砌石重力坝三维有限元结构计算分析

宝泉抽水蓄能电站下水库浆砌石重力坝存在坝体弹模差异和材料变异性等问题,应用三维空间有限元方法,对大坝的应力、位移分布规律进行了研究,并对多种水位工况下坝体的应力变形状态和坝踵、坝趾应力进行了计算比较分析,同时揭示了大坝及坝基的应力分布情况。计算分析结果表明,大坝安全可靠,坝体结构总体上达到了规范要求。在系统总结研究成果的基础上,为工程建设提出了合理化的意见和建议。     

灰关联与混合模型相结合在大坝变形中的应用

在大坝变形监测分析中采用灰关联分析法与混合模型相结合的方法,利用有限元法与实测值进行优化拟合而建立模型,从混合模型的分析结果可以看出,大坝时效位移虽有增加,但增加量在逐年减小.因此,水平位移的变化规律总体上正常.     

青铜峡大坝电站坝段水平位移监测资料分析

基于青铜峡大坝电站5#坝段水平位移监测资料,通过时空分析和在有限元基础上建立的位移混合模型,分析了各个影响因子对电站坝段变形性态的影响.     

灰关联Kalman滤波的大坝变形分析模型

针对某大坝变形影响因子多的情况,给出了一种基于灰色关联分析下卡尔曼滤波的新算法。以某大坝的水平变形为例,通过灰色关联分析讨论各影响因子的关联度并建立灰关联卡尔曼滤波模型,与普通卡尔曼滤波模型进行了对比分析,结果表明：灰关联Kalman滤波模型的综合精度较高,能够提供更准确的预报结果,对大坝变形分析研究有一定意义。     

贴坡型混凝土面板堆石坝应力变形及坝坡稳定分析

利用堆石坝对地形条件适应性强的优势,某混凝土面板堆石坝设计建于条形山脊上,依天然坡面分别贴岩坡填筑堆石料,使原山体成为坝体一部分,形成国内比较罕见的贴坡型混凝土面板堆石坝.假设堆石料服从Duncan-Chang本构模型,采用平面非线性有限元法,预测了坝体在竣工期和蓄水期应力变形;并根据极限平衡理论和考虑堆石料的非线性强度计算了坝体稳定安全系数.全部计算结果表明:贴坡型混凝土面板堆石坝的坝体变形规律与常规混凝土面板堆石坝有较大的不同,坝体沉降和水平位移较小,受地形和岩坡开挖形态影响较大,下游岩坡开挖成阶梯形态对降低和控制坝体沉降具有较明显的效果,可减小下游坝体滑动的趋势,对维持和提高坝体竣工和蓄水后的稳定性有利.     

基于H-KS模型的层状深厚覆盖层流变对面板堆石坝结构性能的影响

深厚覆盖层中各层岩土体的流变对大坝及渗控体系有一定的影响,需要深入剖析。本文探索了新的流变元件模型H-KS以模拟层状覆盖层,借助Comsol建立流变与流固耦合模型,按时间顺序计算了河口村面板坝各阶段的力学指标,分析了坝基流变对大坝及防渗体系的影响。结果表明,对于各向异性明显的层状坝基,采用H-KS流变模型能较好反应大坝各阶段的应力、变形和渗流实际情况,误差均在5%以内;计算结果相比不考虑流变的Duncan E-B模型,应力和变形均增大11.8%以上,部分增量对大坝结构的安全稳定造成影响;填筑期的沉降和应力总量占比达70%以上,但单位时间增量却较小,如沉降增量仅为0.015m/月;蓄水期的岩土体流变及流固耦合作用对大坝各部位强度和刚度影响最大,应力及沉降单位时间增长率分别为0.02mpa/月、0.038m/月;运行期的各指标增长率逐渐趋缓,最终趋于稳定,但变形和应力增量可能会导致主要结构失稳或破坏。混凝土面板-趾板-防渗墙是完整有效的渗流控制体系,坝基流变导致防渗墙上部水平位移增大,整体强度降低;趾板和面板在中部有受弯破坏的趋势。层状岩土体流变是具有时效性的,该层状坝基的流变在蓄水后2~3年间基本完成,相应指标也趋于稳定。研究结果对层状覆盖层上的面板坝安全稳定体系的建立提供了理论支持。     

Game model of safety monitoring for arch dam deformation

Arch dam deformation is comprehensively affected by water pressure, temperature, dam’s structural behavior and material properties as well as other factors. Among them the water pressure and temperature are external factors (source factors) that cause dam deformation, and dam’s structural behavior and material properties are the internal factors of deformation (resistance factors). The dam deformation is the result of the mutual game playing between source factors and resistance factors. Therefore, resistance factors of structure and materials that reflect resistance character of arch dam structure are introduced into the traditional model, where structure factor is embodied by the flexibility coefficient of dam body and the maximum dam height, and material property is embodied by the elastic modulus of dam. On the basis of analyzing the correlation between dam deformation and resistance factors, the game model of safety monitoring for arch dam deformation is put forward.     

Game model of safety monitoring for arch dam deformation

Arch dam deformation is comprehensively affected by water pressure, temperature, dam’s structural behavior and material properties as well as other factors. Among them the water pressure and temperature are external factors (source factors) that cause dam deformation, and dam’s structural behavior and material properties are the internal factors of deformation (resistance factors). The dam deformation is the result of the mutual game playing between source factors and resistance factors. Therefore, resistance factors of structure and materials that reflect resistance character of arch dam structure are introduced into the traditional model, where structure factor is embodied by the flexibility coefficient of dam body and the maximum dam height, and material property is embodied by the elastic modulus of dam. On the basis of analyzing the correlation between dam deformation and resistance factors, the game model of safety monitoring for arch dam deformation is put forward.

     

基于ANSYS的重力坝地震动力有限元分析

对某混凝土重力坝进行了二维和三维静力分析,三维有限元实体单元模型分析结果为应变小、拉力小、压力大,而二维有限元应变单元模型分析结果为应变大、拉力大、压力小.采用响应谱方法和三维实体模型分析了重力坝的动力特性和地震响应,最大地震动位移出现在坝顶上游侧,坝体的轴向中心附近处出现过大的应力集中,坝体轴向中心顶部的扭转变形以及静水压力作用对水平动位移和竖向动位移也有影响.