基于参数反演的溪洛渡高拱坝陡坡坝段蓄水初期温度应力分析

摘要

随着我国水资源利用程度的提高和水能开发的不断推进，水电工程建设的主战场逐渐向西南高山峡谷地区转移，一大批具有巨大调节能力的高坝大库正在或即将建设，而拱坝以其经济和安全等方面的优势已成为高坝建设中的主流坝型。蓄水初期是一个事故风险相对较大的阶段，在在蓄水初期，大坝处于一个不稳定的、复杂敏感的工作阶段。随着蓄水加荷，坝基、坝体、近坝库岸边坡等部位的运行性态不断调整变化，有可能向事故方向转化，尤其是在激烈加荷条件下，再加上设计和施工中的重要失误，这种转化很可能被触发而酿成重大事故。因此，随着蓄水位增加，需跟踪开展大坝混凝土与基础岩石实际参数的反演分析，反馈大坝整体在蓄水初期的实际安全性能。
　　本文结合溪洛渡特高拱坝初期蓄水阶段的监测资料，利用有限元方法进行反馈分析，主要内容包括：
　　(1)现场混凝土热学参数反演。经过进行参数的敏感性分析和基于工程经验，绝热温升表达式采用双曲线型绝热温升，因此，拟基于实测温度进行导温系数α、表面放热系数β、绝热温升θ0及温升速率等联合反演，基于均匀设计的热学参数组合，通过温度场有限元仿真计算生成支持向量机(SVM)训练数据集，构建回归模型(Model)，利用遗传算法调用Model进行混凝土热学参数联合智能反演。
　　(2)通过蓄水初期混凝土实时监测资料，同时利用上游实测水位水温、气温作为温度场的边界条件，利用surfer软件绘制了陡坡坝段剖面的真实温度场，利用陡坡坝段真实温度场优化陡坡坝段蓄水期混凝土热学参数。
　　(3)实际工况下温度场应力场仿真计算。基于反演的热力学参数，把现场监测资料与有限元仿真计算有机结合起来，对溪洛渡陡坡坝段混凝土温度应力分布规律及影响因素进行了研究。论述拱坝的工作状态，以期为蓄水决策提供技术支撑，为拱坝工作状态的探讨以及安全评价提供基础。
　　根据计算结果表明，拱坝变形具有一定的时效性，但变形随着时间的延长逐渐趋于稳定，因此，温度对大坝变形的影响是逐步减小的，具有收敛特性。基于大坝变形与水位变化之间同步性、连续性、规律性和收敛性的判断，可以认为溪洛渡拱坝初期蓄水处于正常工作状态，溪洛渡拱坝在整个蓄水过程是安全可控的。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

选题的依据与意义

国内外文献资料综述

1绪论

2 大坝混凝土温度场、应力场理论分析

2.1混凝土坝温度场相关理论分析

2.2 混凝土应力场计算理论

2.3 温度场仿真计算方法

3 陡坡坝段参数优化反演分析

3.1 混凝土热力学参数敏感性分析

3.2 溪洛渡大坝混凝土热膨胀系数反演分析

3.3 溪洛渡大坝混凝土导温系数反演分析

3.4溪洛渡大坝混凝土热学参数联合反演

4基于参数反演溪洛渡陡坡坝段蓄水初期温度应力分析

4.1溪洛渡拱坝陡坡坝段监测反馈方法

4.2溪洛渡陡坡坝段在蓄水初期有限元模拟运行工况

4.3溪洛渡陡坡坝段蓄水初期温度应力场与位移计算结果

5结论与展望

结论

展望

参考文献

附录：攻读工程硕士学位期间发表的部分科研成果

附录2：攻读工程硕士学位期间参与的科研项目

致谢