基于参数反演的溪洛渡高拱坝陡坡坝段蓄水初期温度应力分析

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随着我国水资源利用程度的提高和水能开发的不断推进,水电工程建设的主战场逐渐向西南高山峡谷地区转移,一大批具有巨大调节能力的高坝大库正在或即将建设,而拱坝以其经济和安全等方面的优势已成为高坝建设中的主流坝型。蓄水初期是一个事故风险相对较大的阶段,在在蓄水初期,大坝处于一个不稳定的、复杂敏感的工作阶段。随着蓄水加荷,坝基、坝体、近坝库岸边坡等部位的运行性态不断调整变化,有可能向事故方向转化,尤其是在激烈加荷条件下,再加上设计和施工中的重要失误,这种转化很可能被触发而酿成重大事故。因此,随着蓄水位增加,需跟踪开展大坝混凝土与基础岩石实际参数的反演分析,反馈大坝整体在蓄水初期的实际安全性能。  本文结合溪洛渡特高拱坝初期蓄水阶段的监测资料,利用有限元方法进行反馈分析,主要内容包括:  (1)现场混凝土热学参数反演。经过进行参数的敏感性分析和基于工程经验,绝热温升表达式采用双曲线型绝热温升,因此,拟基于实测温度进行导温系数α、表面放热系数β、绝热温升θ0及温升速率等联合反演,基于均匀设计的热学参数组合,通过温度场有限元仿真计算生成支持向量机(SVM)训练数据集,构建回归模型(Model),利用遗传算法调用Model进行混凝土热学参数联合智能反演。  (2)通过蓄水初期混凝土实时监测资料,同时利用上游实测水位水温、气温作为温度场的边界条件,利用surfer软件绘制了陡坡坝段剖面的真实温度场,利用陡坡坝段真实温度场优化陡坡坝段蓄水期混凝土热学参数。  (3)实际工况下温度场应力场仿真计算。基于反演的热力学参数,把现场监测资料与有限元仿真计算有机结合起来,对溪洛渡陡坡坝段混凝土温度应力分布规律及影响因素进行了研究。论述拱坝的工作状态,以期为蓄水决策提供技术支撑,为拱坝工作状态的探讨以及安全评价提供基础。  根据计算结果表明,拱坝变形具有一定的时效性,但变形随着时间的延长逐渐趋于稳定,因此,温度对大坝变形的影响是逐步减小的,具有收敛特性。基于大坝变形与水位变化之间同步性、连续性、规律性和收敛性的判断,可以认为溪洛渡拱坝初期蓄水处于正常工作状态,溪洛渡拱坝在整个蓄水过程是安全可控的。
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