基于优化神经网络的高拱坝力学参数反演

高拱坝力学性能参数变化规律复杂,使用人工智能算法进行预测已经成为反演参数的重要手段。使用遗传算法对神经网络进行优化来检验优化后算法的性能,并比较不同算法应用于参数反演中预测结果的精度。根据某高拱坝运行期变形监测数据,分别使用RBF神经网络和遗传算法优化的BP(GA-BP)神经网络对不同水位工况下的坝段分区混凝土弹性模量进行反演。基于反演结果进行有限元正分析计算,将所得结果与实测数据进行对比,检验反演精度和效率。结果表明:GA-BP网络的最大预测误差为1.8%,相比于RBF网络预测精度提高了约50%。使用神经网络进行拱坝力学参数反演实用性好,优化后的神经网络比传统BP神经网络在计算精度和效率两方面均有明显改进,且GA-BP神经网络反演比RBF神经网络反演精度更高。     

拱坝及其优化方法的发展现状与展望

拱坝设计尤其是优化设计问题是近年来众多水利水电专家学者所关注的焦点,并越来越多的受到了人们的重视。简要回顾了拱坝的发展历史及现状,总结了拱坝优化的若干理论方法,最后指出拱坝优化在工程应用中的发展前景。     

高拱坝地质勘探平洞封堵原则及施工方法

随着"水利工程补短板"的不断推进,西北严寒地区水利工程建设提速,一批大型水利工程开工建设,结合某高拱坝地质勘探平洞封堵设计,总结了高拱坝勘探平洞的封堵原则和不同的施工封堵方法.根据高拱坝对建基面和坝肩岩体的承载和防渗要求,提出建基面及帷幕影响范围内的勘探平洞设计新思路.     

温度变形效应认知不确定性影响下高拱坝位移置信区间的预测方法

为解决传统预测模型未考虑拱坝变形因果关系的不确定性,导致所建立的位移静态置信区间缺乏合理的因果机理,提出了温度变形效应认知不确定性影响下高拱坝位移置信区间的预测方法。采用动态时间规整法衡量坝体温度测点之间的时间序列相似性,构建最小相似性实测温度变形因子筛选准则,基于支持向量机构建不放回采样和正交试验设计采样的机器学习模型,通过统计多模型预测值的分布规律来拟定动态变化的置信区间。以锦屏一级拱坝为例的预测结果表明该预测方法及筛选准则可有效实现高拱坝最具表征性温度测点的优选,基于最小相似性实测温度因子的正交试验设计误差小、建模效率高,所得位移预测置信区间更符合因果机理;高拱坝的最优实测温度因子组合是动态变化的。     

基于位移反分析的小湾拱坝稳定性评价

小湾拱坝坝体裂缝在大坝分阶段实际蓄水后开裂扩展的可能性以及裂缝对坝体应力、位移和坝体稳定性的影响,对大坝安全至关重要。通过对小湾拱坝坝体施工过程及坝体内部温度裂缝的模拟,基于多点监测资料进行非线性位移反演分析,得到符合实际的材料力学参数,进而对坝体进行三维非线性仿真计算研究,以预测坝体在下一阶段蓄水以及最终蓄水后的稳定性。结果表明,该反演分析方法反演得到的参数合理准确,预计的位移结果可靠、精度较高,能很好地对拱坝安全性进行评价;仿真分析预测成果与坝体后期蓄水后的实际监测成果和地质力学模型试验成果吻合良好,在正常水载下,坝体整体变形符合拱坝变形一般规律,同时裂缝发生开裂扩展的可能性很小;裂缝对坝体整体影响不大,对局部有影响,大坝极限开裂状态与无缝坝类似,坝面开裂均是由表面产生裂缝向内部发展,而不是由内部裂缝引发。     

基于地质力学模型试验的大岗山拱坝整体稳定性分析

 地质力学模型试验是研究拱坝整体稳定性的有效方法,采用250∶1的模型比例尺对有基础处理的大岗山拱坝进行三维地质力学模型试验。通过小块体砌筑技术模拟裂隙岩体的变形和强度、坝基不连续结构面以及坝基处理措施;通过油压千斤顶加载系统施加坝面水荷载;采用的数据采集系统能及时、高效地测量坝面应变、坝基岩体外部位移和内部相对位移,并自动存储数据。采用超载水容重法进行超载破坏试验,得到拱坝坝体位移和应力的分布规律以及坝体和坝基岩体的开裂破坏过程。采用3个特征超载安全系数K1,K2和K3对大岗山拱坝整体稳定性进行评价。通过地质力学模型试验和基于变形加固理论的三维数值模拟对比分析表明,大岗山拱坝整体稳定性较高,并得到对拱坝–坝基整体稳定起控制性作用的部位。     

基于锥体理论的三维拱坝无限地基SBFEM模型

基于锥体动力学理论,提出一种合理的三维拱坝无限地基SBFEM模型,利用具有马鞍面为表面的半无限空间代替拱坝无限地基。经算例验证,该模型精度可靠,能够方便高效地解决拱坝—无限地基的相互作用问题,从而拓展了SBFEM的应用范围。     

坝体及地基弹性模量分区对碾压混凝土拱坝应力应变的影响

为改善碾压混凝土拱坝的应力应变分布状态,以某碾压混凝土拱坝为基础模型,利用有限元分析软件ANSYS模拟分析了5种坝体材料分区和3层地基材料分区碾压混凝土拱坝的动力响应特性及坝体应力分布。结果表明,随坝体材料弹性模量的整体提高,拉应力值由未分区的1.418 MPa减小至1.374 MPa,顺河向动位移均方根显著减小;坝体中下部地基弹性模量的选择对碾压混凝土拱坝应力分布影响较大。研究成果可为碾压混凝土坝温控防裂提供参考。     

混凝土拱坝裂缝光纤监测网络的优化

在多成因相互作用下,混凝土拱坝裂缝的出现具有不可避免和随机的特点。为实现对混凝土拱坝裂缝进行全方位、有效的监测,提出了基于瑞利散射优化裂缝分布式光纤监测网络,在分析正交失效混凝土模型试验结果的基础上,得出采用多组交叉平行的组合传感光路监测拱坝裂缝的可行性,并用有限元软件对某拱坝进行应力分析,寻找可能出现裂缝的关键部位和重点部位,提出了优化拱坝裂缝光纤监测网络布设图。     

水科院岩土所“小湾拱坝极限承载力与变形稳定分析子题”通过中期检查

2008年3月11日在水科院岩土所,召开了小湾水电站施工详图阶段小湾拱坝基础处理与拱坝安全性评价科技攻关课题：小湾拱坝极限承载力与变形稳定分析子题的中期成果检查工作会议,参加会议的有：水电水利规划设计总院,云南华能澜沧江水电有限公司,中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院,中国水利水电科学研究院等单位的专家和与会代表。