[發明專利]一種基于地質力學模型綜合法試驗的拱壩安全評價方法

有效

• 申請號: 201910810055.1
• 申請日: 2019-08-29
• 公開（公告）號: CN110532694B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 楊寶全;陳建葉;陳媛;董建華;張林;胡成秋;李朝國;侯爭軍;羅敏;劉子安;張芮瑜
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;E02B1/02;G06F119/14
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 沈成金

1.一種基于地質力學模型綜合法試驗的拱壩安全評價方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1.根據檢測的數據，建立綜合法試驗安全度評價指標體系；

S2.構造拱壩安全度評價的突變模型；

S3.將綜合法試驗的各底層指標進行標準化處理，并轉化為0～1之間無量綱的數據；

S4.利用歸一公式進行突變級數計算，求出目標層的總突變級數值；

S5.重復S1-S4步驟，分別計算出綜合法試驗中不同超載系數下拱壩安全總突變級數值，并繪制總突變級數值與超載系數關系曲線圖，根據總突變級數與超載系數關系曲線的拐點獲得高拱壩綜合法試驗安全系數；

S6.綜合上述因素評價拱壩工程的整體穩定安全性；

在所述S1中，數據的檢測方法包括：

S11.模型設計；選定模型幾何比尺C_L及確定模擬范圍，通過模型相似理論，確定相似關系式，根據巖體、結構面、壩體、加固混凝土的物理力學參數以及相似關系式，計算模型材料的相應的物理力學參數，對工程上的地質平切圖、橫剖面圖、縱剖面圖進行概化，設計出模型；

S12.模型材料準備；配制以重晶石粉+石蠟+機油+高分子材料小白球+聚四氟乙烯薄膜或聚乙烯薄膜或蠟紙組合方式的模型結構面變溫相似材料；配制以重晶石粉+石蠟+機油+水泥組合方式的壩肩壩基巖體模型材料，并壓制成小塊體備用；

S13.模型制作；根據模型幾何比尺C_L及確定模擬范圍的具體尺寸制作模型槽，然后根據模型最下部的地質平切圖、邊界的地質橫剖面圖在模型槽的基礎及上下左右四周確定出各巖層、各結構面與模型槽相交位置，以及確定拱壩中心線、各縱橫剖面線在模型槽上的位置，并有不同顏色的粉筆繪出各線條的位置，然后采用三維立體交叉的方法和小塊體砌筑技術進行模型的砌筑；

S14.安裝測量系統；

S15.安裝模型加載系統；

S16.進行模型試驗；采用集降強法和超載法為一體的綜合法進行模型試驗；

在所述S2中，從中間層到目標層的突變模型中，突變模型為燕尾型；從最底層到中間層的突變模型中，突變模型為尖點型；結構面相對變位有1個最底層指標，其突變模型為折疊型。

2.根據權利要求1所述的一種基于地質力學模型綜合法試驗的拱壩安全評價方法，其特征在于：在所述S1中，以壩體、壩肩和結構的大變形異常程度為基礎，對拱壩的整體穩定安全度進行綜合評價，重要評價指標放在前面，次要指標放在后面，建立綜合法試驗安全度評價指標體系。

3.根據權利要求1所述的一種基于地質力學模型綜合法試驗的拱壩安全評價方法，其特征在于：在所述S3中，所述標準化處理計算公式如下：

式中分別代表評價指標的最大值和最小值。

4.根據權利要求1所述的一種基于地質力學模型綜合法試驗的拱壩安全評價方法，其特征在于：在所述S4中，尖點型突變模型，其分歧集方程的分解表達式：

其中x_u ,x_v 是對應u和v的x值，當x＝1時，則u＝－6，v＝8，因此可得狀態變量x和控制變量u、v的取值范圍為|x|∈[0,1]，|u|∈[0,6]，|v|∈[0,8]，為了達到將控制變量和狀態變量的取值范圍統一控制在0～1的區間內，需將u取值范圍縮小6倍，v取值范圍縮小8倍，由此得到其歸一化公式為：

同理，折疊型突變模型的歸一化公式為：

燕尾型突變模型的歸一化公式為：

其中，控制變量相對重要性的u＞v＞w。

5.根據權利要求1所述的一種基于地質力學模型綜合法試驗的拱壩安全評價方法，其特征在于：在所述S6中，根據高拱壩地質力學模型綜合法試驗變形監測數據的時間和空間分布特征，以壩肩、壩體和結構面的三個部位變形監測數據為基礎，對各評價指標的相對重要性進行了排序，建立拱壩綜合法試驗安全度評價體系；采用突變級數法計算出綜合法試驗中不同超載系數下拱壩安全總突變級數值，繪制總突變級數值與超載系數關系曲線圖，根據總突變級數與超載系數關系曲線的拐點獲得高拱壩綜合法試驗安全系數，全面評價拱壩工程的整體穩定安全性，為工程的設計施工、加固處理、長期運行提供重要參考。