[發明專利]不同參數材料分區澆/填筑壩變形混合模型通用建立方法

在審

• 申請號: 202110362119.3
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113468795A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 方衛華;徐蘭玉;陳允平;蔣新新;張威
• 申請（專利權）人: 水利部南京水利水文自動化研究所
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/23;G06N3/00;G06F119/14
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.不同參數材料分區澆/填筑壩變形混合模型通用建立方法，其特征在于，包括如下步驟：

確定測點所在的壩體或壩段，并獲取測點所在的壩體或壩段以及對應的壩基、壩肩的材料分區；

確定各分區材料的本構模型，對本構模型進行參數敏感性分析，根據試驗、檢測信息確定各分區的材料參數存在區間；

確定各分區材料參數區間的子區間，根據全部材料分區數和各區材料敏感參數的各自子區間，同時考慮水位變化區間，采用均勻設計確定材料-水位的組合及組合數；

對每種材料參數組合，進行不同水位條件下的變形數值計算，確定測點的水位-變形樣本，當水位樣本不足時采用插值方法獲得；

根據數值計算得到的測點變形-水位樣本，建立變形-水位擬合方程；

遍歷所有分區材料組合得到不同組合條件下變形-水位擬合方程并全部代入總體回歸方程，采用優化算法獲得各變形方程的相應系數，形成測點變形的總體混合模型。

2.根據權利要求1所述的不同參數材料分區澆/填筑壩變形混合模型通用建立方法，其特征在于，所述確定不同參數材料的本構模型包括：

判斷壩體或壩基的材料類型，若為運行期大壩的混凝土和巖石材料，則取線彈塑性模型，彈性階段材料分區i的本構模型參數為(Ei,μi)，其中i＝1,2,…M，M為材料的分區個數；若為施工期混凝土大壩則選用黏彈塑性本構模型；

若為土體或堆石材料，則從鄧肯E-B模型、劍橋模型、南水模型或河海模型中根據材料特性選取相應的本構模型。

3.根據權利要求1所述的不同參數材料分區澆/填筑壩變形混合模型通用建立方法，其特征在于，確定變形測點所在的壩體或壩段，并根據測點所在的壩體或壩段確定相應的材料分區，對于分段澆筑的混凝土重力壩，如選取的是中間壩段則不存在壩肩，只取測點所在壩段和壩基相應空間；如果是兩岸壩段則需加上壩肩；如果是拱壩則取整個壩體及壩基和壩肩，對土石壩根據其河谷形狀確定；V型河谷土壩取整體，而對U型河谷的土壩中間測點可取平面。

4.根據權利要求1所述的不同參數材料分區澆/填筑壩變形混合模型通用建立方法，其特征在于，根據測點水位-變形樣本建立變形-水位擬合多項式包括如下步驟：

將有限元計算獲得的變形-水位樣本分成訓練樣本和檢驗樣本，其中，訓練樣本比例為9/10，檢驗樣本為1/10；

將訓練樣本采用最小二乘法、偏最小二乘或抗差估計方法建立變形-水位多項式擬合方程；其中，所述檢驗樣本用于檢驗變形-水位多項式擬合方程的泛化能力和精度，對于不能滿足泛化推廣能力和精度的變形-水位擬合方程需要重新建立。

5.根據權利要求4所述的不同參數材料分區澆/填筑壩變形混合模型通用建立方法，其特征在于，單一材料組合條件下變形-水位多項式擬合方程的表達式具體如下：

若材料為運行期大壩的混凝土材料，則多項式的表達式為：

若材料為土體、堆石材料或施工期混凝土，則多項式的表達式為：

其中，H為測點對應的水深，j為冪次數；τ、ω為水深變化對變形影響的延遲時間，具體項數根據試算和分析確定為多項式系數。

6.根據權利要求1所述的不同參數材料分區澆/填筑壩變形混合模型通用建立方法，其特征在于，采用仿生優化算法獲得各變形-水位擬合方程的相應系數。

7.根據權利要求1或5所述的不同參數材料分區澆/填筑壩變形混合模型通用建立方法，其特征在于，所述總體混合模型為：

式中：δ是測點位移；是水壓分量；f(T)是溫度分量；f(t)是時效分量；N是材料組合數，Ai是擬合方程的系數。