[發明專利]一種重力壩安全變形預警指標擬定方法及系統

有效

• 申請號: 202011093917.2
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112199891B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 方衛華;袁明道;房靈常;陳文婧;吳捷
• 申請（專利權）人: 水利部南京水利水文自動化研究所;江蘇南水科技有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 史俊軍

本發明公開了一種重力壩安全變形預警指標擬定方法，包括根據大壩對應的考慮分項系數的設計規范，確定大壩設計狀況下臨界強度儲備系數/滑動面屈服區上下游寬度臨界百分比；將不同設計狀況下的臨界強度儲備系數/滑動面屈服區上下游寬度臨界百分比、及相應荷載輸入預先訓練好的神經網絡模型，獲得設計狀況下的變形預警指標；其中，神經網絡模型的訓練和檢驗樣本采用描述所有變形分量及其演化特征的大壩?基礎本構模型及大壩?基礎多場耦合力學模型獲取。同時公開了相應的系統。本發明不僅考慮了所有變形特征，而且將變形值同大壩的安全度、工程等級和安全風險聯系起來，獲取的指標更加嚴謹。

技術領域

本發明涉及一種重力壩安全變形預警指標擬定方法及系統，屬于水力發電領域。

背景技術

大壩變形主要因素包括水壓、泥沙壓力等直接荷載以及溫度作用等間接荷載，同時還包括材料粘性與流變特性、水化反應或化學反應特性、結構與材料損傷開裂等多種成分，其中部分變形因素與大壩整體安全度關系不大，如太陽輻射日變幅導致的溫度變形以及表面干濕變化導致的彈性變形等?，F有大壩變形預警指標擬定方法剔除了這些無關因素，也沒有將變形值同大壩工程等級以及具體的安全度聯系起來，而是簡單地認為變形絕對值越大大壩就越不安全，因此現有獲取大壩安全變形預警指標的方法不嚴謹。

發明內容

本發明提供了一種重力壩安全變形預警指標擬定方法及系統，解決了背景技術中披露的問題。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種重力壩安全變形預警指標擬定方法，包括，

根據大壩對應的考慮分項系數的設計規范，確定大壩設計狀況下臨界強度儲備系數或滑動面屈服區上下游寬度臨界百分比；

將不同設計狀況下的臨界強度儲備系數或滑動面屈服區上下游寬度臨界百分比、及相應荷載輸入預先訓練好的神經網絡模型，獲得設計狀況下的變形預警指標；其中，神經網絡模型的訓練和檢驗樣本采用描述所有變形分量及其演化特征的大壩-基礎本構模型及大壩-基礎多場耦合力學模型獲取。

獲取訓練和檢驗樣本的過程為，

1)基于大壩的變形機理和影響因素、基礎的變形機理和影響因素，考慮所有變形分量，構建大壩-基礎的本構模型；

2)考慮飽和-非飽和滲流、變形-應力-滲流-溫度多場耦合特征，構建大壩-基礎多場耦合力學模型；

3)根據大壩-基礎的本構模型和大壩-基礎的多場耦合力學模型，構建大壩-基礎最優數值模型；

4)根據大壩設計狀況荷載變化區間及其組合，選定當前時段不同代表性工況，根據大壩-基礎最優數值模型獲取當前時段不同代表性工況下的變形、揚壓力、應變和壩體溫度；

5)判斷不同代表性工況下的變形、揚壓力、應變和壩體溫度是否與實測資料匹配，若匹配，則轉至步驟6，否則調整大壩-基礎本構模型，轉至步驟2；

6)當前大壩-基礎本構模型為最優大壩-基礎本構模型，根據大壩-基礎本構模型、大壩-基礎多場耦合力學模型和相應的大壩-基礎最優數值模型，計算不同代表性工況下的臨界強度儲備系數或滑動面屈服區上下游寬度臨界百分比，構建訓練和檢驗樣本。

大壩-基礎的本構模型包括大壩混凝土飽和-非飽和狀態下的有效應力模型、基礎材料飽和-非飽和狀態下的有效應力模型、大壩的總應變變化模型和基礎的總應變變化模型；

其中，大壩混凝土飽和-非飽和狀態下的有效應力模型和基礎材料飽和-非飽和狀態下的有效應力模型公式一致，如下：

σ_ij＝σ′_ij-(1-η)[χu_w+(1-χ)u_a]δ_ij