混凝土壩穩定安全性時空多尺度分析與監控方法

《混凝土壩穩定安全性時空多尺度分析與監控方法》是依託河海大學，由趙二峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：混凝土壩穩定安全性時空多尺度分析與監控方法
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：趙二峰
• 依託單位：河海大學

項目摘要

重點針對混凝土壩穩定安全性時空多尺度分析與監控方法主題，考慮到庫水壓力、溫度、滲流、基岩、周圍環境、施工等複雜因素以及監測系統或監測儀器出現各類故障等不確定因素的作用，開展複雜因素作用下混凝土壩穩定安全性多尺度數據估計研究，提出混凝土壩穩定安全性監控多尺度數據估計預測方法；鑒於壩基內多條相互切割交錯的斷層或軟弱夾層以及各滑動面的材料力學性質及計算參數的差異性，開展複雜因素作用下混凝土壩穩定安全性隨機動態分析模型研究，建立混凝土壩整體抗滑穩定的時空四維轉異診斷模型及尖點失穩判據；基於多源信息融合的思想，利用混凝土壩運行過程中各種性能參數和環境動態監測信息，開展多因素協同作用下混凝土壩穩定安全性監控信息集成融合推理分析研究，構建混凝土壩穩定安全性多源信息實時監控推理分析體系，研發多源信息集成融合推理分析系統實時監控大壩運行，為混凝土壩健康長效服役和防災減災提供源頭技術支持和科學依據。

結題摘要

我國在複雜地質環境中修建的混凝土壩越來越多、越來越高，如已建成的小灣、錦屏一級、三峽、龍灘、向家壩等，這些大壩受到多重環境因素與荷載因素的長期作用，其穩定安全性受控於多因素協同作用下材料與結構的互動回響，同時受到了設計、施工、運行管理等的影響。隨著以人為本、和諧社會的工程開發理念的不斷深入，國家和社會對涉及能源與公共安全的大壩健康服役提出了更高的要求。因此，開展對混凝土壩穩定安全性的研究，對有效降低混凝土壩運行風險、增強潰壩洪災防控能力等具有十分重大的意義。 本課題綜合套用壩工理論、數學和力學理論、原型監測、數值仿真計算、數據挖掘和系統開發技術等理論和方法，圍繞“混凝土壩穩定安全性時空多尺度分析與監控方法”主題，從混凝土壩安全監測多尺度數據估計模型、混凝土壩穩定安全性隨機動態分析模型、重力壩穩定安全性時空四維分析方法、庫盤變形影響下的高拱壩穩定安全性分析、混凝土壩穩定安全性信息集成融合推理分析方法等方面開展了深入研究，成果包括：①提出了利用最優估計理論進行監測數據奇異值診斷方法，採用均值漂移方法進行了修正，引入時間尺度變數，構建了監測效應量的多尺度估計模型以監控混凝土壩運行性態；②研究了混凝土壩工程材料時變特性的隨機場分析方法，利用隨機有限元法計算了混凝土壩效應場，據此建立了基於遞階對角神經網路混凝土壩穩定性隨機動態分析模型以反饋設計、施工和運行；③建立了壩基滲流演變時序模型，提出了重力壩深層抗滑穩定分析的改進分項係數法及其相應的失穩判據，並構建了重力壩運行穩定性時空四維分析模型及其失穩判據以分析混凝土壩穩定安全性；④通過構建庫盤大尺度模型、近壩區小尺度模型和裂縫細尺度模型，分析了高拱壩庫盤變形影響因素及變化規律，據此研究了庫盤變形作用下混凝土壩安全度及壩內裂縫穩定性；⑤構建了混凝土壩穩定安全性信息融合層次結構與融合模型，提出了混凝土壩穩定安全性信息集成融合推理分析方法，開發了混凝土壩穩定安全性信息集成融合推理功能模組，為提高決策的可靠性和準確性提供了輔助作用。 上述研究成果為混凝土壩健康長效服役和防災減災提供了源頭技術支持和科學依據，可使混凝土壩在安全運行的前提下充分發揮工程效益，並對提高我國混凝土壩設計、施工和管理水平具有重要的科學價值。