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。     

基于伯努利神经网络的拱坝施工期变形预测模型

目前,我国西南地区正在或即将修建一批300 m级特高拱坝,这些拱坝工程规模巨大、地质条件复杂,给设计和施工带来巨大挑战。引入伯努利神经网络,建立了特高拱坝施工期变形预测模型,以预测特高拱坝施工期变形性态。工程实例分析表明,三输入的伯努利神经网络不仅具有较好的拟合效果和较高的预报精度,而且避免了传统神经网络算法冗长的迭代学习过程,为特高拱坝施工期变形预测提供了一种新的分析方法。     

中国特高拱坝建设特点与关键技术问题

我国特高拱坝具有坝高谷宽、水推力大的基本特点以及地质条件复杂的客观因素,由此引起的坝体应力、坝肩稳定、混凝土温控防裂、边坡及基础处理、施工期应力等构成我国特高拱坝设计建设的关键技术问题.针对未来特高拱坝建设所面临的问题,提出设计准则、安全标准和要求,真实工作性态、失效概率和破坏机理,特高拱坝风险特征、风险标准和抗风险要求,地震安全和抗震措施,坝体混凝土温度控制和防裂,坝基坝肩地质缺陷处理、新材料和新工艺等方面是特高拱坝需要进行系统深入研究的方向.     

特高拱坝施工进度仿真系统应用及对比

针对300 m级特高拱坝面临的仓数多、工期长、约束条件多且关系复杂的进度管控难题,融合大坝施工进度仿真方法与工程物联网技术,结合国内多个高拱坝工程应用积累,研发了“建模—分析—输出”一体化进度仿真系统,该系统具有参数化建模、二三维一体化分析、面向生产一线成果输出等功能,可适应施工现场快速变化的需求。与多个应用施工进度仿真技术的特高拱坝工程在缆机浇筑强度、缆机利用率、浇筑间歇等方面的对比情况表明,随着特高拱坝施工进度仿真技术的持续发展和深入应用有力支撑了施工进度管控水平的提升,为高海拔地区特高拱坝工程施工进度控制提供借鉴意义。     

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。     

考虑多重共线性影响的特高拱坝时空监控模型

为了解决特高拱坝时空监控模型中因子数目众多、因子之间存在多重共线性以及各测点之间存在空间关联性的问题,基于大坝变形原型监测资料,采用核独立分量分析(KICA)方法提取独立分量,将多个测点信息转化为少数几个综合指标;将提取的独立分量代入利用灰狼优化(GWO)算法优化的支持向量机(SVM)模型,对特高拱坝空间测点进行回归预测,构建了KICA-GWO-SVM特高拱坝时空监控模型。工程实例分析结果表明,KICA-GWO-SVM特高拱坝时空监控模型与多元回归模型、BP模型及SVM模型相比,其非线性表达能力强且性能良好,能够降低多重共线性对大坝变形监测的影响,对特高拱坝变形序列的拟合与预测精度高,可以更加准确全面地表征大坝整体的时空变形性态。     

特高拱坝结构性态诊断与监控方法述评

我国已建、在建多座特高拱坝工程,这些工程往往面临着高水头、高边坡和复杂地质条件等特殊服役环境,其设计、施工及安全监控等技术指标突破了现行规范适用范围和以往的工程认知。与一般大坝相比,特高拱坝工程复杂程度高,结构的力学行为具有独特特征,工程建设和运行安全控制要求更为严格。论述了坝体体型工程经验性评价参数、地质力学模型试验、数值模拟仿真分析等特高拱坝结构性态诊断关键技术,以及施工质量控制、温控防裂、跟踪监测反馈等安全监控技术;在此基础上,指出了特高拱坝长效服役健康诊断与安全控制的前沿热点问题,包括时空演化特征挖掘方法、服役风险率实时诊断模型、结构安全动态控制模式、智能感知与超前预警技术等。研究可指导特高拱坝的建设和运行管理。     

特高拱坝一级变形预报控制值 建立的方法研究

特高拱坝与一般高拱坝相比,其结构性态更加复杂,因此,其变形安全预报控制值必须进行 专门的研究。文中探讨了特高拱坝的定义与特点,分析了特高拱坝的变形特性,提出了特高拱坝一级 变形预报控制值建立的准则与方法。工程案例表明,该方法切实可行。     

特高拱坝中后期施工导流规划

结合特高拱坝工程的导流规划设计与施工经验,特高拱坝施工导流时段的划分及其划分准则,论述了特高拱坝中、后期导流的设计标准、渡汛建筑物的布置及其封堵的选择方法和控制要素,为特高拱坝设计与建设提供参考.     

特高拱坝谷幅变形自动化监测系统研究实现

谷幅变形监测对于深山峡谷中的特高拱坝十分重要，行业内常用的谷幅变形观测方法为人工全站仪测量，该方法观测效率低、投入成本高。为探索一种低成本、高效率的谷幅变形自动化监测方法，本文以某特高拱坝两岸谷幅为例，研发了一套特高拱坝谷幅变形自动化监测系统。该系统应用自动测量机器人、高精度激光测距传感器和温湿压传感器，通过两种测距设备同步开展现场安装、调试和自动运行测量。其观测频次可任意设置，测量方法简单，经过气象改正和数据处理后，测量精度可达1mm+1ppm，满足谷幅变形监测的精度要求，对类似工程具有推广应用价值。     

混凝土坝温控防裂要点的探讨

本文提出了特高拱坝和碾压混凝土重力坝的温控要点:特高拱坝除按规范要求严格控制基础温差外,更要树立温度梯度控制的理念,按照"小温差、慢冷却、全过程保护"的要求减小上下层温差和内外温差;碾压混凝土重力坝在做好表面保护的前提下可适当放宽对基础温差的控制要求。按照信息采集与传输、信息管理、仿真分析、预警预报、自动控制等五个环节建立混凝土坝防裂智能监控系统,对混凝土坝温控施工全过程进行监控,为温控防裂施工的"可知、可控"提供技术手段,是未来施工管理的一个发展方向。     

特高拱坝动态安全风险分析系统研发及应用

针对特高拱坝运维期内结构安全风险的动态性和复杂性,以及失事后果严重性,基于层次分析法、模糊理论和定量风险评估分析法,利用SQL Server数据库和Visual C#.NET编程技术,研发了一套特高拱坝动态安全风险分析系统。根据特高拱坝的荷载结构特性、安全监测仪器种类繁多和安全监测体系布置复杂的特点,构建了适应不同监测类型和大量安全监测数据的数据库,以及基于监测数据、巡视检查和物探检测的特高拱坝安全综合评价体系,确定特高拱坝事故发生的可能性级别。借助当量法量化分析事故损失,并以此确定损失的级别。最后结合特高拱坝事故发生的可能性级别和由此引起的损失级别,通过风险矩阵评估特高拱坝动态安全风险等级。     

锦屏一级水电站特高拱坝温控防裂 技术与实践

锦屏一级水电站拱坝是世界在建最高拱坝,混凝土温控防裂是其建设中的关键技术难题。根据工程自身特点,在现有的温控防裂技术理论和工程经验的基础上,结合全过程的温控仿真及反馈分析,不断加深对混凝土温控防裂规律的认识,逐步细化本工程的温控技术标准,总结制订了一套完整的温控工作评价体系,在此基础上开展4.5 m仓层厚浇筑温控关键技术研究,建立了温度自动化控制系统,有效地控制了不利应力的产生并防止了温度裂缝的出现,解决了超300 m级特高拱坝混凝土施工的温控防裂技术难题。     

我国特高拱坝坝身泄洪消能技术研究与应用

高坝泄洪伴随着能量的传递和释放,时至今日泄水建筑物遭受破坏的实例仍屡见不鲜,高坝泄洪消能是坝工建设与运行的关键技术之一。以2000年以来国内新建的11座特高拱坝(坝高≥200 m)为主要考察对象,其泄洪消能布置和水力指标均居世界前列。在系统总结探讨水垫塘消能评价指标、孔口体型、泄洪消能布置和水力特性的基础上,重点阐明坝身消能的3种典型创新模式:水舌碰撞的二滩模式、水舌不碰撞的锦屏一级模式、水舌碰撞与不碰撞结合的旭龙模式。研究思路和工程应用逐渐从“泄洪消能工程安全”向“泄洪消能工程安全与减轻岸坡泄洪雾化并重”转变,且水垫塘冲击动水压力均<15×9.81 kPa(标准限值)。近20 a特高拱坝建设快速发展极大地推动了该领域的技术进步和泄洪消能模式创新。建议开展复杂边界数值模拟研发、高坝泄洪TDG(总溶解气体)生成与释放过程研究等。     

我国特高拱坝的建设成就与技术发展综述

结合二滩、溪洛渡、锦屏一级、大岗山、小湾等一系列特高拱坝的建设实践,总结了我国特高拱坝的建设成就,阐述了我国特高拱坝建设关键技术的研究进展,包括建基面的研究与确定、体形优化设计、应力分析与强度设计、拱座抗滑稳定、整体稳定、抗震设计、混凝土材料、混凝土温控防裂、基础处理、施工技术等10个方面的内容。认为我国混凝土拱坝建设技术已处于国际领先水平,指出我国特高拱坝建设需深化研究的4个问题,即特高拱坝安全评价体系建设、特高拱坝风险设计、特高拱坝抗震研究以及特高拱坝安全运行健康诊断技术研究。     

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。     

基于钻孔弹模仪试验结果的断层参数反演分析

近些年来,数字监测越来越多的应用于特高拱坝的建设中,采用先进的监测仪器,可以实时获得大坝施工、蓄水以及运营期各阶段的位移和温度等数据,这些数据经过整理,被用于进行坝体和坝基材料参数的反演计算,为大坝全过程的仿真反馈分析提供依据。本文以恒山大坝加固工程为背景,利用先进的钻孑L弹模仪在恒山大坝左岸软弱滑移层中进行了若干组试验,并通过有限元反演计算获得了软弱滑移层的整体弹性模量、摩擦系数和黏聚力。