基于“3S”技术的堆石坝施工质量过程控制研究

摘要

特大型堆石坝常被重大水利水电工程作为挡水建筑物，这种堆石坝工程建设具有一次性、历史性和不可颠覆性，使得传统的竣工质量鉴定仅仅保留总结性意义，而质量过程控制成为必须。特大型堆石坝的建设，既有施工面积广大，层理增长标准，工期节点清晰等工程特点，又有材料铺设均匀、碾压施力均衡、单层整体成型等技术要求，这就决定了质量过程控制是特大型堆石坝建设的技术关键和管理的难点，是水利水电建设行业亟待解决的关键技术之一。
　　快速发展的测绘科学技术，为解决上述的关键技术提供了一种可能。卫星定位导航技术(GNSS)，可以调度和监视车辆的行驶路线;高分辨、高频网络视频监控技术(IPVS)，可以实现实时场景的巡视与指挥;近景摄影测量技术可以快速准确计算填挖土石方量;地理信息系统技术(GIS)，可以再现现场地理环境，融合多源数据，设计和形成管理方案。
　　论文在分析、研究堆石坝施工过程的基础上，形成了质量过程控制的原理模型;以GNSS和GIS技术为主体，结合机械设计技术、电子技术、软件技术和物联网技术，集成了两种数据采集硬件系统和相应的数据分析软件，实现了质量过程控制的高精度、自动化和实时性;在实验分析和工程应用的基础上，提出了基于质量过程控制的工程质量评价理论和工程质量管理新模式。
　　主要研究内容和成果如下:
　　(1)提出了质量过程控制的技术体系。在详细分析堆石坝施工过程、研究质量保证体系的基础上，归纳出堆石坝施工质量过程控制中的主要施工控制参数，建立了基于“3S”技术的堆石坝施工质量过程控制的原理模型，提出了施工参数信息实时获取的技术体系和数据分析体系。
　　(2)研制了两种多传感器集成的硬件系统。应用卫星导航系统的载波相位差分、霍尔传感器技术和无线数据通用分组技术，研发出了坝面碾压施工机械信息采集系统;应用卫星导航系统的单点定位、RFID和无线数据通用分组等自动化技术，研发出了坝料运输施工机械信息采集系统。
　　(3)提出了数据分析算法、编制了相应软件。建立了坝料运输施工流程模型和坝面填筑碾压系统流程模型;应用网络技术、数据库技术和GIS技术，提出并研制了系统控制软件;提出了施工质量过程控制中主要施工参数的计算方法，研制了相应的软件;提出了“矢量像素法”过程控制技术，研制了相应的软件，显著提高了碾压遍数的计算精度及碾压施工的工作效率。
　　(4)提出了基于全过程空间施工数据的质量分析理念和方法。通过全过程空间数据挖掘、对施工过程参数和传统事后检验结果的相关性分析，建立了主要施工过程参数和施工结果的多元相关性数学模型，并通过实际工程验证了模型的有效性。
　　(5)提出了工程质量管理的新模式。研究并提出了“基于‘3S’技术及多传感器集成的远程施工数字化监理”理念，形成了堆石坝施工质量过程控制管理的一种新模式。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及研究意义

1．2 国内外研究现状及分析

1．3 主要研究内容及安排

2 堆石坝施工质量过程控制关键理论

2．1 概述

2．2 堆石坝填筑施工质量过程控制参数

2．3 基于“3S”技术的施工质量过程控制集成模型

2．4 过程控制与现场试验质量检测相关性分析

2．5 基于地学统计的填筑质量评估方法

3 数据获取硬件集成

3．1 施工质量过程参数采集技术

3．2 堆石坝填筑碾压施工过程数据采集系统集成

3．3 堆石坝坝料运输施工过程数据采集系统集成

4 数据处理软件研制

4．1 相关数据处理技术

4．2 坝料运输施工质量过程控制数据处理与分析系统

4．3 坝料碾压施工质量过程控制数据处理与分析系统

5 实例分析与成果应用

5．1 数据来源及工程介绍

5．2 系统组成与建设

5．3 系统运行成果及分析

5．4 工程应用总结

6 结论与展望

6．1 主要研究成果

6．2 展望

参考文献

攻读博士期间主要成果

致谢