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悬挂式混凝土防渗墙深度优化设计研究

王晓燕  
【摘要】: 我国水利水电事业的快速发展,促进了众多水利工程的兴建,土石坝(包括围堰)工程的坝基或坝体的防渗结构,运行多年需要维修或扩建的水库的补强加固,堤防的防渗加固等都需要使用混凝土防渗墙。随着防渗墙越来越广泛的应用于工程建设中,混凝土防渗墙的防渗性能与受力分析研究也越来越为重要。近年来,混凝土防渗墙不论在施工工艺还是在理论研究方面都取得了不少进展。但是,由于其特殊性及其适应的局限性,随着工程的应用暴露了一些工程问题,如对防渗墙的防渗作用、可靠性和稳定性、防渗墙的理论、悬挂式混凝土防渗墙深度的研究等都远远落后于实践需要。 本文从优化设计的思路出发,分别运用图解法、目标函数法、解析法建立优化模型,对悬挂式混凝土防渗墙深度进行研究。得到以下认识: 1.在工程建设中,工程的经济性(或时效性)和安全有效性是大家共同关注的问题,也是渗流分析的主要任务,本文把它们作为研究目的有一定的现实意义。 2.图解法以其简单、直观的优点,运用两种图解方法(最大梯度法和归一化交点法)、三种方案进行优化分析,并通过工程实例进行了理论的运用和验证。其中,最大梯度法以在相同的深度增量情况下,图解目标函数增量的作用有效性大小为依据:归一化交点法提出了对目标函数归一化的思想,再利用图解法进行优化设计。 3.目标函数法在优化设计中以工程的安全性和时效性为研究目的,以工程的安全性、时效性和它们的重要性指标组合为优化模型,以安全约束和施工最优约束为约束条件,进行优化设计,得到最优化设计深度。最后通过工程实例进行了理论的运用和验证。 4.解析法基于土力学和水力学原理提出了流量解析表达式,并对渗流路径做出了合理的假设,用归一化思想把子目标函数解析表达式结合起来,建立优化模型,进行优化设计。最后通过工程实例进行了理论的运用和验证。 5.将优化方法应用于悬挂式混凝土防渗墙深度的设计中将会节省能源,对目前悬挂式混凝土防渗墙的设计研究具有重要的指导意义,可作为悬挂式混凝土防渗墙深度设计的有益参考。


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