陈维江[1]2002年在《大坝安全监测及厂房动力反演分析模型研究》文中研究说明由于水工建筑物具有体积大，外界作用因素复杂等特点，采用常规的理论分析和模型试验方法对其进行计算复核以及安全评价时，往往由于未知因素过多，导致研究结果精度和可信度不理想，因此，利用原型监测资料建立正、反分析模型，以掌握其实际运行状态和变化规律的方法已在水利工程等诸多领域得到深入发展和广泛应用。 本文利用大坝运行监测资料和水电站厂房结构的振动测试数据，对水工建筑物的正反分析模型中的相关问题进行了探讨，分析了大坝安全监测回归模型存在的欠拟合现象，建立了通用的结构动力最优化反分析模型，实现用户优化算法对复杂结构的直接调用和优化计算，在计算模型方法的基础上对云峰宽缝重力坝的安全状况和十叁陵抽水蓄能电站的动力反演问题进行实例分析。 云峰宽缝重力坝右F_(15)断层为一个顺河向、缓倾角大断层，空间结构非常复杂，是影响大坝安全运行的控制因素。在对其空间结构进行细致分析的基础上，提出将51~#和52~#两个坝段合并在一起建立物理模型，综合考虑各阻滑面和侧面基岩的抗剪断强度的作用，分别按刚体法和有限元法对其抗滑稳定进行复核计算。两种正分析计算结果都表明，大坝沿右F_(15)断层的抗滑稳定安全系数较低，需要借助于侧向岩石的抗剪强度来提高稳定程度。由于断层本身空间结构不详，其力学参数以及基岩的抗剪强度指标均由工程类比得到，难以反映工程的真实情况，仅通过理论计算分析不足以精确地评价大坝的安全程度。应充分利用云峰大坝长期原型观测资料，建立其安全监测回归分析模型，以客观评价其实际运行性态，因此以云峰宽缝重力坝作为研究实例，具有重要的理论和应用意义。 由于大坝结构系统的客观复杂性，使用回归模型对其观测资料进行分析时经常出现欠拟合问题。本文首先从物理概念角度出发，引入积分回归温度因子和周期性时效因子，对传统模型因子集进行扩充，以弥补传统模型拟合一些特殊物理过程的不足。然后从数学方法角度入手，将改进的遗传算法引入大坝安全监测领域，在建立监测回归模型的基础上，依靠遗传算法有效的自适应全局搜索优化功能，对回归模型的系数进行寻优重估，用以改善由于逐步回归法最小拟合能力欠缺所导致的欠拟合问题。在上述两种改进方案的基础上，对云峰大坝的监测资料进行计算分析，研究结果表明改进后监测模型中外因子的作用得到有效消减，其拟合精度较传统回归模型有较大提高，欠拟合问题得到明显改善；坝顶水平位移变化过程总体上呈现出明显的周期性规律，没有异常的趋势性变化 大这理工大学博士学位论文现象。实例计算表明，虽然云峰大坝存在一些安全隐患（诸如温控不当导致的混凝土缺陷、坝基岩石中存在断层等），但总的来讲其运行状况良好。 抽水蓄能电站由于自身的特点，如高水头、高转速、双向运转、过渡过程复杂等，厂房振动问题突出。我国抽水蓄能电站建设起步较晚，设计经验不足，没有成熟的规范参考，随着几座大容量抽水蓄能电站的建成，地下厂房的振动和噪声问题越来越受到水电站设计者和运行者的重视。但是由于电站厂房结构的复杂性和荷载、参数以及边界条件等的不确定性，给精确模型的建立和结构振动的预测与控制带来很大困难。因此，利用观测资料进行厂房结构系统的反演分析，探讨合理的计算模型和控制参量，是十分有价值的研究课题。 本文在借鉴国内外反演分析成果的基础上，结合地下厂房结构动态反演分析的特．点，提出采用实验模态分析与动力反演分析相结合，以试验模态与计算模态某种偏差为目标函数，建立通用的结构最优化动力反分析模型。引入改进的遗传算法，实现了其与ANSYS软件的接口。在此基础上，利用遗传算法直接套用ANSYS的优化计算功能，实现对结构有限元模型的调用和优化计算，建立结构最优化遗传动力反演分析通用模型。该模型可以有效地进行复杂结构（如厂房蜗壳，尾水管等）的反演分析和结构优化计算。结合十叁陵抽水蓄能电站地下厂房结构的振动测试资料，对其进行动力反演计算分析，得到厂房混凝土材料的平均动弹模和混凝土与外围岩石之间的传力形式。讨论了厂房底部固定和底部弹簧约束两种模型的反演分析结果，指出后者更符合工程实际。
雷在林[2]2003年在《漫湾水电站砼重力坝运行状态分析》文中研究说明本文基于数学物理反问题及位移反分析理论，结合漫湾水电站砼重力坝，建立了考虑先验信息的位移反分析模型及基于神经网络非线性映射功能时间序列预测模型。在此基础上，以大规模有限元分析软件ANSYS为平台，二次开发了漫湾水电站砼重力坝运行状态分析系统，根据大坝运行监测资料，对该电站大坝进行了砼力学参数反分析、砼力学参数预测分析以及大坝运行状态分析。具体工作有以下几方面： 1) 收集整理漫湾水电站大坝运行监测资料，并对其进行了系统分析，从观测资料本身直观的分析了大坝的运行状况； 2) 总结位移反分析的理论及方法，建立了考虑先验信息多介质位移反分析模型，基于神经网络非线性映射功能，建立了神经网络时间序列预测模型； 3) 以ANSYS软件为平台，开发了漫湾水电站砼重力坝运行状态评价模块，结合荷载效应分析、参数反演分析、参数预测分析叁个模块组成漫湾水电站砼重力坝运行状态分析系统；实现了对漫湾水电站运行状态的动态“反演-预测”分析； 4) 利用漫湾水电站砼重力坝运行状态分析系统，在漫湾大坝实测资料分析、大坝砼特性参数反分析、大坝砼弹性模量衰变规律及预测分析的基础上，系统的分析并预测了大坝运行状态。分析结果表明，大坝工作状况正常。
袁晓峰[3]2007年在《大坝安全监测资料分析若干问题研究》文中指出本文以江西万安水电站大坝安全监测为主要研究对象并参考了其他工程实例，以监控诸如变形、渗流、滑坡、裂缝等方面的安全性能为研究目的，对多年监测数据进行了数据处理、模型建立、监控与反演等问题进行了探讨。统计模型是大坝安全监控中应用最为广泛的一种模型。但建立统计模型的回归方法有多种，这些回归方法各有其特点和适用性；因此，有比较地选择分析模型，对监测资料分析的准确性、系统性具有重要影响。本文结合万安电站大坝的实际特点，对多元回归、逐步回归、偏最小二乘回归进行了综合比较，为万安电站大坝变形监测选择了基于偏最小二乘回归的统计模型并编制了计算机程序。异常值是大坝安全监测中普遍存在且不可避免的数据成分，对数据分析的精度有恶劣的影响。小波分析在异常值检测、去噪等方面有独到之处。本文对小波分析在异常值去除、去噪、分离效应量叁方面进行了有益的探索；实例表明，小波分析非常适合大坝安全监测数据的后处理，相比其他方法而言，小波分析耗时少，精度高，是一种十分便捷的分析工具；特别在去除异常值方面，大大减轻了监测人员的工作量，提高了后续研究的精度。突变理论是一门研究不连续现象的定性分析理论，在分析不连续现象方面有着显着优势。突变现象在大坝安全领域十分普遍，如渗流破坏、滑坡、坝基失稳等。本文主要从突变模型的选择、势函数建立方面进行了一些思考和探讨，并建立了基于多年监测数据的某测压管水位的折迭突变模型，算例分析结果与工程实际是相吻合的。FLAC~(3D)是进行拉格朗日分析的显式有限差分程序。本文探讨了利用FLAC建立确定性模型和混合模型的方法，并以某土坝渗流稳定分析为研究对象，建立了测压管水位的确定性模型，进一步建立混合模型。利用BP神经网络建立了大坝变形监控模型，实例表明其预测效果好于统计模型。并对BP神经网络在参数反演方面的应用进行研究，通过对某土坝渗透系数的反演分析，提高了确定性模型的精度，有一定的应用前景。最后对万安电站典型坝段多年监测资料进行了系统分析。结果表明，该坝段工作状况良好、运行正常。
方梦霞[4]2003年在《漫湾电站坝体力学参数的反演分析》文中提出本文首先阐述了电站在社会经济中所起的重要作用以及建成后坝体具有危害性一面。接着介绍反分析和位移反分析的应用现状和发展动态，提出了应用位移反分析反演坝体力学参数的可行性。 介绍了有关漫湾电站的工程概况以及内部观测系统。由于本文是在观测资料的基础上进行的计算，观测资料的正确和精确性对坝体弹性模量反演结果有直接的影响。因此对观测值的处理方法进行了介绍，对漫湾电站的观测资料进行全面分析，确定出漫湾电站目前的运行状态是在弹性阶段，以及坝体与基岩之间的关系。 为了计算能够顺利进行，建立模型是很重要的。建模时进行了模型的简化以及单元类型的确立、材料基本参数的取得、边界条件和约束条件的确定。进行模型检验，确定了计算模型。 从有限元基本方程出发，采用最小二乘法作为误差控制准则，推出弹性模量的迭代式。在ANSYS中对其进行二次开发，通过利用ANSYS中的参数化设计语言APDL编写了关于漫湾电站的建模和计算程序，并且ANSYS中得以很好的运行，最终得到38个时刻的弹性模量值。并对计算得到的结果进行分类讨论分析。计算结果表明弹性模量经过最初一年的增长后就进入衰减期，但是衰减趋势逐渐平缓。 最后，在上述研究成果的基础上，总结全文。对需要改进之处及今后进一步开展的研究工作提出有益的建议。
温立峰[5]2018年在《复杂地质条件下混凝土面板堆石坝力学特性规律统计及数值模拟》文中认为由于具有造价低,对地质条件适应性强,并可充分利用当地材料等优点,混凝土面板堆石坝已经成为最具竞争力的一种坝型。当前混凝土面板堆石坝的建设常面临狭窄河谷、严寒、高震以及深厚覆盖层地基等复杂地质条件的挑战。其中深厚覆盖层是一种典型的复杂地质条件,广泛分布于我国西南地区河流中。坝体的变形控制是面板堆石坝建设最重要的一项考虑因素。面板的结构性开裂和挤压破坏、接缝的张拉变形以及大坝的安全稳定均与坝体变形特性具有密切联系。如何有效合理评价和控制面板堆石坝变形,是决定面板堆石坝进一步发展最为关键的因素。本文采用统计分析方法、多元非线性回归分析以及数值计算等手段,对复杂地质条件下混凝土面板堆石坝及其防渗墙的应力变形特性开展了系统研究。主要研究内容如下:(1)从统计的角度研究了面板堆石坝应力变形及渗漏特性,并揭示其统计规律,定量化研究了面板堆石坝变形特性与其影响因素的相关关系。基于已有大量文献资料,收集了过去50年已建的87个面板堆石坝变形特性和详细建设信息。对坝顶沉降、坝体内部沉降、面板挠度以及大坝长期渗漏量进行了深入规律统计分析,获得面板堆石坝力学特性的统计规律以及估计大坝变形和渗漏特性的经验关系。从经验的角度定量化研究了大坝变形特性与其影响因素的相关关系,并确定了面板堆石坝变形特性的主要影响因素。(2)基于多元非线性回归分析方法,建立了面板堆石坝3个变形特性(包括坝顶沉降、坝内沉降、面板挠度)与其6个控制变量(包括坝高、孔隙率、地基条件、堆石强度、河谷形状、运行测量时间)之间的经验预测模型,并深入评价了每个控制变量的相对重要性。将获得的经验模型与已有经验方法进行了比较,以验证模型的准确性。(3)建立了考虑堆石和地基流变及水力耦合效应的面板堆石坝参数反演分析模型,揭示了覆盖层地基对面板堆石坝应力变形特性的影响机制。基于数值计算和实测资料,深入研究了覆盖层上面板堆石坝的应力变形特性及其主要影响因素。对覆盖层上面板堆石坝和基岩上面板堆石坝力学特性的差异进行了深入对比分析。(4)从统计的角度研究了面板堆石坝地基混凝土防渗墙应力变形及损伤开裂特性,揭示了地基混凝土防渗墙受力机理以及力学特性统计规律。收集了过去50年43个地基混凝土防渗墙工程实例的建设信息和监测记录。对覆盖层上面板堆石坝防渗墙的水平位移、顶部沉降、开裂特性以及应力结果进行了详细的规律统计分析。基于统计分析,揭示了不同位置防渗墙(上游防渗墙及中部防渗墙)的受力机理以及力学特性差异,并深入分析了力学特性的主要影响因素。(5)建立了考虑防渗墙与相邻土体接触效应以及地基水力耦合效应的混凝土防渗墙塑性损伤分析模型。基于数值计算和实测结果,系统研究了覆盖层上面板堆石坝防渗墙的受力机理、应力变形特性以及损伤特性,并与心墙坝防渗墙的力学特性进行对比分析。基于数值计算,分析了防渗墙材料特性、地基水力耦合效应以及地基变形特性对防渗墙应力变形特性的影响。
刘双华[6]2005年在《新安江大坝变形性态研究》文中提出对大坝在运行期的变形监测资料进行全面分析,可以避免事故或减小危害,在保证大坝安全的前提下,充分发挥工程效益。因此,研究大坝的变形性态和拟定变形监控指标等工作具有重要的理论价值和实用意义。基于原型监测资料,采用数值分析模型以及结构分析方法相结合办法,以典型坝段3~#、4~#、13~#、23~#为代表,对新安江大坝的结构性态进行了深入研究。主要研究内容如下。 (1)利用垂线监测资料,采用时空分析的方法,对新安江大坝的变形性态进行了定性分析,在此基础上,建立了位移的统计模型,分离了各主要分量,以此定量分析了各主要影响因素对大坝变形的影响。 (2)为了弄清新安江大坝变形性态的物理成因,研究了薄层单元叁维有限元方法,建立了3~#、4~#、13~#、23~#坝段的有限元模型,进行了叁维有限元计算分析,并重点对大坝的变形规律进行了较为深入的研究和分析。 (3)根据叁维有限元分析计算成果,建立了3~#、4~#、13~#、23~#坝段坝顶水平位移的混合数值模型,以及4~#坝段梁挠曲线的混合数值模型;并用这些模型分离的各个分量,进一步分析和评价了新安江大坝的变形性态。 (4)应用统计模型、混合模型以及叁维有限元的计算分析成果,反演了坝体的综合弹性模量;利用反演成果,通过叁维有限元分析,对典型坝段的强度和稳定进行了复核;并采用典型小概率法和结构分析法,拟定了3~#、4~#、13~#、23~#坝段坝顶顺河向水平位移的监控指标。
向衍[7]2004年在《高坝坝体与复杂坝基互馈的力学行为及其分析理论》文中进行了进一步梳理本文针对混凝土坝坝体与坝基之间的互馈问题，利用神经网络、数据挖掘技术、遗传算法、分形理论等前沿数学方法以及接触力学、工程力学等知识，并结合大坝原位监测资料，研究了高坝坝体与复杂坝基互馈的力学行为及其分析理论。在此基础上，研究了互馈的演变规律和转异挖掘方法。为使上述理论应用于实际工程，本文建立了坝体与坝基互馈的预警系统。主要研究内容如下： (1)针对混凝土坝坝基中软弱结构面多的特点，本文利用人工神经网络和决策树技术，以众多工程实例为依据，建立了基于坝基稳定的八个参数的神经网络和决策树分类器，从而确定复杂坝基中的互馈优势面。对于多个互馈优势面，采用极限平衡理论计算各个面的抗滑稳定安全系数，定义安全系数最小的面为互馈面。 (2)针对坝体与坝基之间的相互作用通常假定为平面型接触问题的不足，考虑互馈面实际接触面积的影响以及接触界面上的力学参数(特别是凝聚力)随接触面积的改变而改变，建立了基于坝体与坝基实际接触面积变化的互馈模型。 (3)由于分形能定量刻画接触面的粗糙程度，利用分形维数得到混凝土坝坝体与坝基互馈面的应力应变本构关系，在此基础上，考虑分形维数的变化较真实的模拟了混凝土坝坝体与坝基的互馈过程。 (4)在弄清混凝土坝坝体与坝基互馈的力学行为及其分析理论和方法的基础上，研究了混凝土坝坝体与坝基互馈的演变规律和转异特征。并基于突变性判据，利用互馈面实际接触面积或分形维数曲线随名义应变变化的特征，得到了坝体与坝基互馈的转异判据。 (5)本文研制了混凝土坝坝体与坝基互馈的预警系统，并将其概化为数据融合、警源分析、警兆辨识、警情分析和警情发布等五个子系统，给出了各系统的物理模型以及警兆、警情指标的确定方法。该系统可以更好地预警混凝土坝的安全。
李建伟[8]2009年在《基于偏最小二乘回归的混凝土坝变形监控模型研究》文中认为随着水电建设的发展和筑坝技术的提高,监测资料分析与预测模型中存在的问题愈显突出,这些问题的难以解决带来的影响也越来越严重,而常规模型对此却无能为力。因此研究如何开拓和利用新理论、新方法,有效克服传统建模方法的不足,解决建模技术的关键问题已成为当前完善大坝安全监测工作中的一项重要任务。本文正是从该角度出发,针对传统建模方法中存在的一些问题,引入偏最小二乘回归、遗传算法等,研究偏回归在混凝土坝变形监测统计模型和混合模型中的应用。主要研究内容和成果如下：(1)系统分析了常规统计模型、确定性模型和混合模型的建模原理和思路,总结了水利工程安全监测中的现行建模方法在理论和应用中存在的一些问题,详细介绍了混凝土坝变形统计模型的模型建立过程。(2)建立基于偏回归的混凝土坝变形监控统计模型。针对常规最小二乘法回归建模难以有效识别和消除自变量因子间的多重相关性影响这一不足,引进偏最小二乘法对大坝安全监测数据进行回归分析并建立偏最小二乘回归模型,有效克服模型因子间的多重相关性干扰这一普遍性工程问题。(3)建立混凝土坝变形监控的遗传-偏回归(GA-PLSR)模型。在偏回归模型的基础上引入遗传算法。采用改进的遗传算法对偏回归系数进行寻优重估,从而达到对偏回归模型优化的目的,以同时解决和改善常规大坝安全监测回归模型中存在的因子多重相关性干扰和模型欠拟合问题,进一步提高模型的拟合和预测精度。(4)将偏最小二乘回归方法引入混合模型建模,建立基于偏回归的混凝土坝位移混合模型。重点研究了水压分量有限元模型的确定：,位移的温度分量和时效分量用偏最小二乘法拟合。改进的位移混合模型有效解决了混合模型因子间的多重相关性干扰问题,同时模型相比于常规混合模型更具广泛适用性。
李凤珍[9]2007年在《基于变形的拱坝坝肩稳定分析方法研究》文中认为拱坝坝肩稳定直接关系到拱坝的安全，本文结合973计划课题“多因素相互作用地质工程系统的整体稳定性研究”(2002CB412707)及国家自然科学重点基金，雅砻江水电开发联合研究基金项目“岩石高边坡失稳的大型滑坡预警和防治”(50539110)，针对拱坝坝肩稳定的监控和评判问题，在有限元稳定分析的基础上，结合变形实测资料，对拱坝坝肩稳定性的评判方法开展研究。论文主要研究内容如下：(1)深入研究了弹塑性有限元基本理论和坝肩稳定分析方法，分析了影响坝肩稳定的主要荷载和影响因素，比较了各种常用的失稳判据的优缺点，并基于强度储备法和突变理论，构建了位移-安全系数的尖点突变模型，提出了坝肩失稳判据的突变模型分析方法。(2)在深入研究递阶模型和回归统计模型基本原理的基础上，建立了融合两种模型优点的参数时变回归模型，并通过分析坝肩变形的空间特性，建立了坝肩变形的空间时变分析模型。(3)分析研究了利用坝肩空间变形场反演拱坝坝肩物理力学参数的基本原理，提出了基于空间变形场的BP神经网络参数反演方法。在深入分析坝肩稳定有限元方法基本原理的基础上，建立了基于变形的坝肩稳定ANN分析模型，提出了基于实测位移场的坝肩稳定安全系数分析方法。(4)以李家峡双曲拱坝为例，建立了坝肩变形的空间时变分析模型；反演了坝体坝基的力学参数，采用坝肩变形尖点突变模型作为失稳判据，研究了强度储备系数K与位移场关系，据此建立了基于坝肩变形的拱坝稳定ANN分析模型，对李家峡拱坝的坝肩稳定进行分析。
胡安奎[10]2016年在《大型地下洞室群施工期围岩稳定动态反馈控制研究》文中研究表明由于受各种复杂天然地质状况等诸多未知因素的影响,水利水电大型地下洞室群施工为当今地下工程中最复杂的系统工程,地下洞室群工程问题成为一项极其复杂、高度不确定性且动态变化的系统问题。由于围岩失稳导致的工程事故时有发生,大型地下洞室群施工期围岩稳定性反馈分析与控制已成为函待解决的研究课题。本文以黄登水电站地下洞室群工程为背景,开展了大型地下厂房洞室群施工期围岩稳定动态反馈控制分析方法的研究,建立了由初始地应力场二步优化反演算法、围岩力学参数动态识别、不良地质段围岩稳定性实时馈控分析及基于施工全过程的地下洞室群动态安全信息模型的建立等组成的科学、实用的施工期动态反馈控制分析流程,重点研究和总结了各部分的相关方法和技术问题。主要研究内容及成果如下:(1)建立了科学、实用的大型地下洞室群施工期动态反馈控制分析流程,包括如下步骤:初始地应力场获取→前一期开挖完成后围岩力学行为评价→当前期开挖完成后基础信息及围岩力学行为复核→当前期开挖过程中不良地质段动态调控→当前期开挖完成后围岩稳定性评价→当前期地下洞室群围岩力学参数识别→下一期开挖围岩力学行为预测与安全评价→闭环反馈,直至地下洞室群全部施工完成为止,地下洞室群施工期动态反馈控制结束。(2)提出了一种叁维地应力场二步优化算法,并耦合数值仿真技术对黄登水电站地下洞室群工程区域地应力场进行了反演,揭示了工程所在区域的叁维地应力场分布特征,可清楚地明确初始地应力形成的主导成因,且在反演精度及反演效率上都体现出其明显的优势。(3)充分考虑岩体开挖卸荷、支护加固及新地质出露等多因素的综合影响,将时间因素全面引入地下洞室群围岩力学参数的动态数值计算,建立了地下洞室群施工期围岩力学参数动态识别分析方法,实现了几何参数、力学参数与施工信息动态更新之间的耦合,并揭示了围岩力学参数时空特性演化特征。(4)基于黄登水电站地下洞室群主厂房区域新揭露的不良地质段,耦合施工现场围岩破坏模式识别、监测信息的反馈分析及地下洞室群数值仿真分析等技术手段,建立了不良地质段围岩稳定性动态馈控分析方法体系。(5)考虑施工过程的施工进度信息、地质信息、支护信息的动态映射,建立了基于施工全过程的地下洞室群动态安全信息模型,实现了黄登水电站地下洞室群监测信息可视化管理、施工面貌与洞室安全状态的动态耦合可视化展示以及施工信息随施工进度的动态更新。
参考文献：
[1]. 大坝安全监测及厂房动力反演分析模型研究[D]. 陈维江. 大连理工大学. 2002
[2]. 漫湾水电站砼重力坝运行状态分析[D]. 雷在林. 昆明理工大学. 2003
[3]. 大坝安全监测资料分析若干问题研究[D]. 袁晓峰. 南昌大学. 2007
[4]. 漫湾电站坝体力学参数的反演分析[D]. 方梦霞. 昆明理工大学. 2003
[5]. 复杂地质条件下混凝土面板堆石坝力学特性规律统计及数值模拟[D]. 温立峰. 西安理工大学. 2018
[6]. 新安江大坝变形性态研究[D]. 刘双华. 河海大学. 2005
[7]. 高坝坝体与复杂坝基互馈的力学行为及其分析理论[D]. 向衍. 河海大学. 2004
[8]. 基于偏最小二乘回归的混凝土坝变形监控模型研究[D]. 李建伟. 西安理工大学. 2009
[9]. 基于变形的拱坝坝肩稳定分析方法研究[D]. 李凤珍. 河海大学. 2007
[10]. 大型地下洞室群施工期围岩稳定动态反馈控制研究[D]. 胡安奎. 天津大学. 2016
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