[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

本發明公開了不同參數材料分區澆/填筑壩變形混合模型通用建立方法，首先根據大壩結構特征選取測點所在壩段或壩體并確定各區相應的材料本構模型，建立高精度壩段或壩體數值模型，對各材料的本構參數進行敏感性分析，選定敏感參數結合壩體各材料分區，采用均勻設計確定材料參數?水位分區組合；對于每種參數組合，對應不同水位通過數值計算確定測點的水位?變形樣本并擬合變形?水位函數；將均勻設計所有材料組合所得的變形?水位函數代入總體方程，通過最優化算法獲得各函數的待定系數，從而得到測點變形的混合模型；本發明可建立混凝土壩或土石壩施工期和運行期變形混合模型，也可推廣到變形、滲流及應力確定性建模。

技術領域

本發明涉及大壩安全監測技術領域，具體涉及不同參數材料分區澆/填筑壩變 形混合模型通用建立方法。

背景技術

混合模型是在模型中對一部分影響因素采用數值計算確定性模型的形式，其 它影響因素采用統計模型的形式，最終結果以統計方法統一求解參數而得到。常 見的混合模型水壓分量用有限元計算值，其他分量仍用統計模式，然后與實測值 進行優化擬合建立模型。現有混凝土重力壩混合模型的基本形式為

δ＝Xf(H)+f(T)+f(t) (1)

式中：δ是監測效應量位移；f(H)是水壓分量；f(T)是溫度分量；f(t)的是 時效分量；X為水壓分量的調整參數。實際上，上述假設是基于整個大壩為單一 彈性模量的材料構成、壩體彈性模量與壩基彈性模量成比例線性條件下得到的， 實際上大壩是采用分區澆筑或填筑的，混凝土壩體(段)是由不同標號的混凝土 分區澆筑而成，而土石壩各區域采用不同土石材料填筑而成，大壩各區域材料本 構模型及參數都不相同，為此原有的數學模型(1)不適應真實條件下大壩的混 合模型的建立。

發明內容

本發明的目的在于提供不同參數材料分區澆/填筑壩變形混合模型通用建立 方法，以解決現有技術中導致的上述缺陷。

為達到上述目的，本發明是采用下述技術方案實現的：

不同參數材料分區澆/填筑壩變形混合模型通用建立方法，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。

進一步地，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。