基于POT 模型建立大坝服役性态预警指标

借助预警指标实时辨识大坝服役性态是大坝安全监控的重要手段。传统多依据大坝服役性态效应量测值序列的年极值为分析子样来估计预警指标。本文基于极值理论中的POT(Peaks over Threshold)模型,通过阈值的设定,以超限数据序列作为建模分析的对象,利用广义帕累托分布拟合超限数据子样,结合大坝的失事概率实现预警指标的估计。该方法不研究效应量测值序列的整体分布情况,只关注序列的超限值分布情况;充分考虑了所有较大测值出现的可能,更好地体现了数据样本的分布特征,因此得到的预警指标能更客观地反映工程实际。     

混凝土坝实测性态的可变模糊综合评价

大坝实测性态综合评价是一个多层次、多指标的复杂评价问题.为此,建立混凝土坝实测性态综合评价体系,提出用均方连差拟定控制指标的方法,并将可变模糊集理论运用于评价中.从单测点建立模型,形成单层指标到多层指标的评价途径,对某混凝土坝的坝体变形进行了综合评价,其结果与监测报告一致,表明可变模糊评价方法运用于混凝土坝实测性态综合评价是合理可靠的.     

基于云模型的大坝安全监控指标拟定方法研究

采用正、逆向云算法研究了大坝安全监控指标拟定方法,在分析原始监测数据基础上,结合随机性和模糊性产生定性概念的数字特征,再由监测效应量的期望、熵、超熵构造定量转换值,实现"定量—定性—定量"的转换,以此拟定安全监控指标.以某混凝土重力坝坝顶水平位移为例,对所提出的云模型拟定方法进行了验证,并与典型小概率法进行分析比较,结果表明基于云算法拟定的监控指标是合理的、准确的,弥补了传统小概率法的诸多不足,能更准确地反映大坝坝顶水平位移变化情况.     

大坝服役性态预警指标拟定的POT模型

借助预警指标实时辨识大坝服役性态是大坝安全监控的重要手段。传统多依据大坝服役性态效应量测值序列的年极值为分析子样来估计预警指标。本文基于极值理论中的POT(Peaks over Threshold)模型，通过门限值的设定，以超限数据序列作为建模分析的对象，利用广义帕累托分布拟合超限数据子样，结合大坝的失事概率实现预警指标的估计。该方法不研究效应量测值序列的整体分布情况，只关注序列的超限值分布情况；充分考虑了所有较大测值出现的可能，更好地体现了数据样本的分布特征，因此得到的预警指标能更客观地反映工程实际。     

碾压混凝土坝服役性能安全监控理论研究进展

碾压混凝土坝逐层振捣碾压形成的诸多施工层面是坝体的薄弱环节,注定其结构特性较常态混凝土坝更为复杂,依托大坝原型观测资料分析大坝结构运行性态是保障碾压混凝土坝安全运行与服役寿命的重要技术手段.文中在概括碾压混凝土坝结构宏细观力学行为、多场耦合数值仿真分析与变形监控模型等方面所开展科研工作的基础上,论述了碾压混凝土坝工作性态安全监控理论和方法的现有研究成果,并结合碾压混凝土坝服役性态探讨了当前研究的不足与亟待发展和完善的研究领域,以期进一步完善碾压混凝土坝安全监控理论体系,为碾压混凝土坝安全运行与健康服役提供理论依据与技术支持.     

基于强度储备法的混凝土坝位移监控指标研究

安全监控指标是监测大坝安全的重要指标,科学、合理地制定安全监控指标,并利用安全监控指标及时发现大坝的安全隐患,意义重大。在对混凝土坝位移变形进行有限元分析的研究中,提出了通过引入强度储备法来拟定大坝水平位移的1,2,3级监控指标。该方法所拟定的水平位移监控指标可以考虑大坝可能遭遇到的各种水位荷载,比采用常规方法拟定的监控指标更为合理,可以为综合评判和决策大坝的运行状况提供有效的依据。     

基于概率熵判据的大坝位移预警概型比较

基于数理统计原理,依据概率分布采用小概率估计方法拟定大坝位移预警指标是实现大坝安全监控的常用手段.借助系统可靠度分析方法,选取能够良好刻画系统服役性态的威布尔(Weibull)分布(三参数及二参数)、伽玛(Gamma)分布和对数正态(Log-normal)分布,针对大坝典型坝段位移监测序列,分别建立其概率分布模型,实现对分布参数的求解,再以最大熵原理为判据,选取能最客观描述大坝服役性态的分布,结合大坝失事概率,完成概率分布模型比较研究和位移预警值估计工作.实例表明:相较于其他分布,三参数Weibull分布能最客观描述典型坝段服役性态,故利用其对坝段位移预警值进行估计更加可靠.     

混凝土坝运行初期安全监控指标拟定方法研究

针对混凝土坝在运行初期安全监测数据有限、常规大坝安全监控指标拟定方法误差较大的问题,提出基于自助法(Bootstrap)及核密度估计(KDE)理论的大坝安全监控指标拟定方法。通过再抽样构造安全监测数据的自助样本,对扩充后的样本采用核密度估计方法确定监测数据的概率密度函数,在此基础上拟定混凝土坝运行初期安全监控指标。结合仿真算例与某混凝土坝的实测数据,并与置信区间法结果对比分析,结果显示新方法误判率低,表明该方法所拟定的安全监控指标可以作为混凝土坝运行初期识别险情的标准,具有有效性和可行性。     

基于改进典型小概率法的大坝变形安全监控指标拟定

典型监测效应量的小概率法是基于监测资料建立预警指标的常用方法,但该方法仍存不足,如若大坝没有遭遇过最不利荷载或者监测资料时间系列很短,则效应量样本不包含最不利荷载组合时的监测效应量。阐述运用典型小概率法拟定大坝变形安全监控指标的理论方法,通过将正态分布计算转换成查询标准正态分布表,将不同荷载分量进行分解,提出了改进的典型小概率法。结合某水库的原型观测资料实例,拟定该大坝11号坝段径向位移的安全监控指标,通过对变形安全监控指标结果进行分析表明,改进典型小概率法不仅计算方便且充分考虑到最不利荷载的组合情况,增加监控指标的可靠性。     

基于RFM模型的大坝实测性态自适应综合评价方法

针对当前大坝安全监控连续时空监测能力弱、单测点馈控范围小的不足,在充分挖掘大坝原型监测数据的基础上,发展了一种弱化主观干扰的RFM(Recency Frequency Magnitude)自适应大坝性态评价模型。首先,模型结合大坝行为的强周期性时序特征,提出“中层型”和“底层型”监测序列的概念;其次,引入K-means聚类算法实现自适应划分监测序列类别;最后,基于RFM指标评分体系,明确各类别所表征的工程健康状态,建立大坝性态的安全评价体系。以某大坝水平位移监测资料为例,详细展示了所提出的大坝运行性态评价模型的应用流程。工程实例表明,该模型评价合理,客观反映了大坝服役状态,有效减少了评价过程中的经验性活动。     

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。     

基于风险管理的混凝土坝变形预警指标拟定研究

在混凝土坝风险理论和结构计算拟定变形指标方法基础上,研究建立基于风险管理的变形预警指标拟定方法,使得拟定的预警指标不仅满足工程安全需要,同时体现大坝风险的要求。首先根据混凝土坝工程安全运行与下游经济社会发展要求,确立大坝的风险等级标准;其次分析研究相应风险等级标准条件下,混凝土坝的破坏路径与模式;以混凝土坝溃决模式与坝体结构特性转异为纽带,借助专家经验,设置结构计算的荷载条件与约束标准,再采用有限元计算获得相应的变形预警指标值,进而建立了基于风险管理的混凝土坝变形预警指标拟定方法。以某水电站工程为案例,拟定了该水电站低风险运行的变形预警指标值,验证了该方法是切实可行的。     

混凝土坝健康状态态势诊断方法

混凝土坝受到水文、地质、环境及不可控因素的累积影响,易出现不同程度的老化、服役性能衰减甚至恶化等问题。这些问题若不及时被发现并有效解决,将严重影响混凝土坝的健康,因此亟待开展混凝土坝健康状态诊断方法的研究。以往常基于统计分析的方法,通过拟定监测效应量诊断指标来诊断大坝健康状态,但方法存在人为假定及物理意义不明确问题,影响了诊断的质量和客观性。针对上述问题,本文提出态势诊断方法,该方法从表征混凝土坝健康状态监测效应量时空变化维度出发,构建大坝状态转异面板数据分析模型,用于确定健康状态可能恶化的不利工况及发生的时间,并基于灰色关联理论和最大熵理论,建立混凝土坝健康状态影响因素与不利工况间的灰色投影关系,提出识别疑似存在健康问题的阈值确定方法,据此实现混凝土坝健康状态诊断。     

混凝土坝工程长效服役与风险评定研究述评

我国混凝土坝工程无论数量、高度、规模均居世界前列,大坝长效服役的健康状况不仅关系到整个工程的安危,而且对经济建设、社会安定与生态安全等具有重大影响。在对我国混凝土坝工程建设与安全现状进行阐述的基础上,从混凝土坝材料性能演化、隐患病害监测与检测、施工质量控制、安全风险管理与评定等方面,论述了混凝土坝长效服役与风险评定理论、方法及其技术的研究现状。认为今后应加强多破坏因素耦合作用下混凝土坝材料性能演化规律、大坝隐患病害与施工质量的全方位智能化监控、水库大坝风险标准与实用化评估、溃坝概率计算和后果评价等方面的深入研究,以建立和完善混凝土坝长效服役保障与提升的理论和方法体系。     

大坝服役性态原型监测数据序列的频谱分析

基于大坝实测性态的数据特征,开展了大坝服役性态监测数据序列的频谱分析研究,并从系统辨识的角度,构建了大坝效应量与影响量的相干关系分析模型,以期从频域内揭示大坝实测性态的时程变化规律,并对其成因作出量化解析。结合工程实例,对比分析了大坝原型监测数据序列时域分析与频域分析成果,验证了文中所述方法的可行性和有效性。     

混凝土坝安全监测指标进展

安全监测指标是判别大坝安全性态的关键指标.阐述了拟定安全监测指标的重要意义,总结了混凝土坝监测指标研究现状,论述了安全监测指标的定义和常用的监测指标及其拟定方法,指出了当前研究中存在的一些问题,为混凝土坝安全监测指标的进一步研究打下基础.     

基于最大熵和云模型的RCC坝变形监控指标拟定

变形监控指标是评估和监测大坝安全的重要指标。以高寒地区某碾压混凝土重力坝的挡水坝段为例,首先引入改进的快速Myriad滤波法对大坝变形监测数据进行预处理,然后采用最大熵法和云模型法拟定大坝运行期变形监控指标,最后探讨了异常概率与云模型弱外围元素对定性概念贡献率之间的联系。实例分析表明,虽然云模型法按3E_n原则拟定的变形监控指标与最大熵法按照异常概率为1%与5%拟定的变形监控指标存在一定差异,但在监测时段内大坝实测变形最大值均小于两种方法拟定的变形监控指标,由于两者均通过数字特征值进行计算,包含的主观成分少,拟定的变形监控指标更可信;采用云模型中的弱外围元素拟定的变形监控指标与异常概率2.15%时的变形监控指标较接近,云模型弱外围元素对定性概念贡献率的计算可以为变形监控指标拟定的异常概率确定提供参考。     

沥青混凝土心墙堆石坝地震变形评价方法及其可靠度分析

沥青混凝土心墙堆石坝可就地取材,工程造价低,在我国西部强震区被广泛应用。因其工作条件复杂,且筑坝材料具有非线性特性,故其地震安全评价问题一直受到工程界的关注。因此开展地震作用下沥青混凝土心墙堆石坝的可靠度分析具有理论意义和工程应用价值。本文以坝体裂缝作为坝体地震变形破坏的判断依据,将坝体地震变形倾度作为地震安全的控制指标,建立了基于倾度法和中心点法的沥青混凝土心墙堆石坝地震变形可靠度分析方法。以某98 m高的沥青混凝土心墙堆石坝为例,进行了地震变形的可靠度分析。结果表明:基于本文沥青混凝土心墙堆石坝地震变形可靠度分析方法,获得的大坝设计基准期内的年计地震变形失效概率py=2.156×10~(-6),对应的可靠指标β=4.6,满足规范要求;采用倾度法和中心点法相结合,可以考虑坝体材料分区的影响,获得较为准确的土石坝地震变形失效概率结果,对土石坝具有普遍适用性。本文提出的土石坝坝体地震变形可靠度分析方法,可为沥青混凝土心墙堆石坝抗震设计、地震风险分析以及风险等级的建立提供依据。     

基于典型小概率法大坝变形监控指标拟定

科学合理的大坝安全监控指标能综合分析和评价大坝的安全状况,因此大坝安全监控指标的拟定是大坝安全监控体系的核心和关键问题。基于大坝安全监测资料,根据大坝和坝基抵御所经历荷载的能力,用典型小概率法来评估和预测抵御可能发生荷载的能力,从而确定监控效应量的可能极值,即监控指标。以某水电站大坝为例,拟定了典型坝段的位移监控指标。实例表明,该方法简单可行,能准确的拟定大坝监控指标。