堆石体坝料现场碾压施工参数与室内力学参数关系初探

摘要

混凝土面板堆石坝的变形是影响大坝安全稳定的重要因素之一。坝体过量变形将引起面板变形过大而容易发生断裂，以及引起周边缝变形过大甚至破坏，导致严重渗漏，危及大坝安全。为了获得面板堆石坝坝料的工程特性以及对堆石坝的填筑质量进行控制，国内外进行了大量的室内试验研究和现场大型碾压试验研究，与此同时，基于室内试验力学参数开展了大量的面板堆石坝应力变形计算分析和控制。但研究表明，现场大型碾压试验和面板堆石坝应力变形计算分析至今尚未建立联系。为此，本文首先分别研究现场大型碾压试验和室内物理力学参数试验，然后建立现场碾压试验和室内物理力学参数试验的关系模型，最后探讨基于堆石料物理力学参数优选碾压施工参数。本文主要研究内容如下：
　　（1）堆石体坝料现场大型碾压试验分析
　　首要简要介绍了现场碾压试验的基本内容，针对现场碾压试验是多因素复杂系统问题，探讨了碾压试验施工参数和碾压质量参数之间的非线性映射关系。以碾压机具、振动频率、碾压吨位、行进速度、铺料厚度、洒水量、碾压遍数及碾压后坝料沉降作为输出，以坝料级配、干密度、孔隙率、渗透系数等碾压质量参数作为输入，采用人工神经网络模型建立了碾压试验施工参数和碾压质量参数之间的关系，并通过实例工程验证了所建模型的合理性。
　　（2）堆石体坝料室内物理力学参数试验分析
　　首先对室内试验的基本内容进行了简要介绍，并分析了室内试验加载过程中所涉及到的参数。然后简要介绍由室内试验获得工程上常用的邓肯E-B计算模型参数的基本原理，并分析了该计算模型各参数之间的规律。进而探讨了室内物理力学试验参数和室内试验加载参数之间的非线性映射关系，即选择邓肯E-B模型的计算参数作为输入，室内试验加载参数（干密度、孔隙率、围压、坝料岩性及级配）作为输出，基于量子神经网络模型建立室内物理力学试验参数和室内实验加载参数之间的关系模型。并通过实例分析验证了所建模型的可靠性。
　　（3）堆石体坝料室内物理力学试验与现场碾压试验之间关系的建立
　　首先对比分析堆石体坝料室内试验与碾压试验的工程特性参数，选取干密度、孔隙率、级配作为分析对象。然后基于级配分形维数理论，分析了不同工程的设计级配在不同缩尺方法下的变化。最后，探讨了堆石料室内物理力学试验和现场碾压试验之间的关系，即选择室内试验的干密度、孔隙率、缩尺后坝料级配的分形维数作为输入参数，碾压试验的干密度、孔隙率、缩尺前坝料级配的分形维数作为输出参数，基于广义回归神经网络模型建立堆石体坝料室内试验与碾压试验之间的关系模型，实例分析表明，该模型可以模拟室内试验与碾压试验之间参数的对应关系。
　　（4）堆石体碾压参数与室内力学参数关系分析模型建立
　　基于上述建立的碾压试验分析模型、室内物理力学参数试验分析模型、以及碾压试验和室内物理力学参数试验之间的关系模型，提出了基于堆石料室内力学参数优选碾压施工参数及基于堆石体碾压参数优选室内力学参数的方法，并给出了该新方法的分析步骤，并通过实例验证了本文提出的新方法，从而初步搭建了以现场碾压试验控制堆石坝施工质量和以数值计算控制堆石坝变形之间的桥梁。

目录

声明

1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容及主要工作

2 堆石体坝料碾压施工参数与质量参数之间关系的探讨

2.1 概述

2.2 碾压试验简介

2.3 基于非线性映射原理的碾压试验分析模型

2.4 实例分析

2.5 小结

3 基于量子神经网络的堆石体坝料室内试验分析

3.1 概述

3.2 室内试验简介

3.3 基于分形理论的坝料级配特性分析

3.4 堆石体坝料室内力学参数之间关系的建立

3.5 实例分析

3.6 小结

4 堆石体坝料室内试验与碾压试验关系探讨

4.1 概述

4.2 碾压试验与室内试验参数的统计分析

4.3 基于GRNN的室内试验与碾压试验参数关系分析

4.4 小结

5 堆石体碾压施工参数与室内力学参数关系分析模型

5.1 概述

5.2 堆石体坝料室内力学参数优选碾压施工参数模型建立

5.3堆石体碾压施工参数优选室内力学参数模型建立

5.4 实例分析

5.5 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的学术论文与专利