一种碾压混凝土坝层面性态综合评价方法

摘要

本发明提供一种碾压混凝土坝层面性态综合评价方法，包括以下步骤：（1）确定目标问题影响因素及层次，充分考虑在实际工程中碾压混凝土坝层面性态的影响因素，构建变形指标、渗流指标和应力指标分层次评价体系。（2）确定评价指标的评价等级、标准及度量方法。（3）建立碾压混凝土坝变形、渗流、应力监控模型。（4）采用G1法对评价指标赋权。（5）通过对底层评价指标的云模型转换和上一层指标综合云的计算，对碾压混凝土坝层面性态进行综合评价。本发明基于云模型采用碾压混凝土坝实时监控数据为分析基础，突破了传统方法只能对碾压混凝土层面某一点及某一时刻评价的缺陷，实现了碾压混凝土坝层面性态动态，全面的评价。

主权项

1.一种碾压混凝土坝层面性态综合评价方法，其特征在于包括如下步骤：（1）根据目标问题影响因素构建评价指标体系：根据实际工程中碾压混凝土坝层面性态的影响因素，构建变形指标、渗流指标和应力指标；其中，变形指标包括水平位移和垂直位移两项分项指标；渗流指标包括层面渗压和坝体渗漏量两项分项指标；应力指标包括坝踵应力、坝趾应力和层面应力三项分项指标；（2）确定评价指标的评价等级、确定定量指标的评价标准及定量指标的评价指标度量方法：（3）建立碾压混凝土坝变形、渗流、应力监控模型：（3-1）碾压混凝土坝变形监控模型的建立：影响碾压混凝土坝变形的主要因素有水压力、温度及时效，即变形主要由水压、温度和时效三个分量组成，则变形监控模型的表达式为：$\delta ={\delta }_H+{\delta }_T+{\delta }_{\theta }$$=A_0+\underset{i=0}{\overset{m}{\Sigma }}{a}_i{H}^i+\underset{i=0}{\overset{n}{\Sigma }}{b}_i{T}^i+c_0+c_1\theta +c_2\ln \theta ---\left(5\right)$式中：δ为变形实测值；δ_H、δ_T、δ_θ为分别为水压分量、温度分量和时效分量；A₀为常数项；a_i为水压因子的拟合系数；H为上游水深；其中，重力坝m取3，拱坝m取4；b_i为各温度因子的拟合系数；T_i为各温度计的温变值；n为温度计的个数；c₀、c₁和c₂为时效因子的拟合系数；θ为施加水压荷载的不同时间至初始时间的累计天数；（3-2）碾压混凝土坝渗流监控模型的建立：渗压计测值主要受水位、温度、降雨、时效等影响，因此，在分析时采用如下测值回归模型：$P=P_h+P_T+P_P+P_{\theta }$$=a_0+\underset{i=1}{\overset{5}{\Sigma }}{a}_{1i}(h_{\mathrm{ui}}-h_{u0i})+\underset{i=1}{\overset{5}{\Sigma }}{a}_{2i}(h_{\mathrm{di}}-h_{d0i})$$+\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{b}_i(T_i-T_{i0})+\underset{i=1}{\overset{4}{\Sigma }}{c}_i(P_i-P_0)+d_1\left({\theta -\theta }_0\right)+d_2(\ln \theta -\ln {\theta }_0)---\left(6\right)$式中：P、P_h、P_T、P_P、P_θ分别为扬压力测值、扬压力测值的水压分量、温度分量、降雨分量、时效分量；a₀为常数项；a_1i、a_2i为上下游水位分量的回归系数，i=1～5；h_ui、h_di为监测日、监测日前1天、前2至4天、前5至15天、前16至30天的上下游平均水位，i=1～5；h_u0i、h_d0i为初始监测日上述各时段对应的上下游水位平均值i=1～5；T_i为各温度计测值；b_i为温度因子回归系数；P_i为监测日、监测日前1天、前2至4天、前5至8天的平均降雨量均值，i=1～4；P₀为初始监测日上述各时段对应的平均降雨量，i=1～4；c_i为降雨量因子回归系数，i=1～4；θ为位移监测日至始测日的累计天数t除以100；θ₀为建模资料系列第一个测值日到始测日的累计天数t₀除以100；d₁、d₂为时效因子回归系数；（3-3）碾压混凝土坝应力监控模型的建立：应力主要与水压力、温度、自重、湿胀以及时效等因素有关，应力的监控统计模型表示为：$\sigma ={\sigma }_H+{\sigma }_T+{\sigma }_G+{\sigma }_W+{\sigma }_{\theta }$$=\underset{i=1}{\overset{m_1}{\Sigma }}{a}_i(H^i-H_0^i)+\underset{i}{\overset{m_2}{\Sigma }}{b}_i{T}_i+c_1+(\theta -{\theta }_0)+c_2\left(\ln \theta -{\ln \theta }_0\right)+a_0---\left(7\right)$式中：σ_H，σ_T，σ_G，σ_W，σ_θ分别为应力的水压、温度、自重、湿胀和时效分量；H为水头；m₁取3~4；H₀为初始水头；bi为温度分量回归系数；T_i为第i支温度计的变温值，等于第i支温度计的瞬时温度减去初始温度；m₂为温度计的总支数；c₁、c₂为时效分量回归系数；θ为位移监测日至始测日的累计天数t除以100；θ₀为建模资料系列第一个测值日到始测日的累计天数t₀除以100；a₀为常数值；（4）采用G1法对评价指标赋权：对评价指标权重采用G1法赋值：指标集中选出m个指标中最重要的一个指标，记为余下的m-1个指标中选出最重要的一个指标，记为依次类推，经过m-1次挑选剩下的评价指标记为X_k；专家对相邻指标X_k-1与X_k之间的重要程度之比用r_k＝W_k-1/W_k来表示，其中W_k为第k个指标的权重，k＝m,m-1,…,3,2；r_k取经验值；（5）通过对底层评价指标的云模型转换和上一层指标综合云的计算，对碾压混凝土坝层面性态进行综合评价：先计算每一底层指标的基云T{T₁(Ex₁,En₁,He₁),T₂(Ex₂,En₂,He₂),…,T_n(Ex_n,En_n,He_n)}；然后采用综合云算法公式$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Ex}=\frac{{\mathrm{Ex}}_1{\mathrm{En}}_1{W}_1+{\mathrm{Ex}}_2{\mathrm{En}}_2{W}_2+...+{\mathrm{Ex}}_n{\mathrm{En}}_n{W}_n}{{\mathrm{En}}_1{W}_1+{\mathrm{En}}_2{W}_2+...+{\mathrm{En}}_n{W}_n}\\ \mathrm{En}={\mathrm{En}}_1{W}_1+{\mathrm{En}}_2{W}_2+...+{\mathrm{En}}_n{W}_n\\ \mathrm{He}=\frac{{\mathrm{He}}_1{\mathrm{En}}_1{W}_1+{\mathrm{He}}_2{\mathrm{En}}_2{W}_2+...+{\mathrm{He}}_n{\mathrm{En}}_n{W}_n}{{\mathrm{En}}_1{W}_1+{\mathrm{En}}_2{W}_2+...+{\mathrm{En}}_n{W}_n}\end{array}\right.$计算出上一层次指标Ex、En、He，以此类推直至求出最高层期望值Ex、熵En和超熵He，从而得出评价结果。