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大坝安全监测整体分析模型研究及应用

黄张裕  
【摘要】: 大坝安全监控模型是分析、评价大坝性态的主要工具,在大坝安全监测中发挥着重大的作用。大坝原型观测资料分析及安全监控模型的建立是安全监测工作的最终价值体现,是大坝监测技术的灵魂与核心,它不仅对大坝的安全运行起监控作用,而且还能为工程设计人员提供反馈信息,不断补充和完善坝工理论。本文应用前沿的数学、力学和系统工程理论和方法,研究讨论了大坝安全监测观测数据处理方法,旨在为大坝安全监测资料分析及安全综合评价作有益的探讨和补充。 根据大量观测资料分析,发现测值异常,相当一部分是监测系统误差引起的。利用观测资料建立安全监测模型,必须首先对资料进行误差分析,确定粗差以保证资料的可靠性。本文从经典数据处理出发,分析了经典粗差定位和剔除的数据探测法及其局限性。应用抗差估计理论,提出一种抗差最小二乘改进法,结合正态分布和拉普拉斯分布,建立新的分布模式—Huber分布,改进了粗差定位和参数估计的方法,有效地消除粗差对监控模型的影响。 从场论的基本理论出发,应用幂函数处理方法,并结合坝工理论和工程力学知识,通过引用空间三维坐标向量,建立空间位移场的时空分布模型。引用温度场模型,使温度分量表达式更加确切,以及利用坝体混凝土的徐变资料和基岩的流变资料,建立本构关系求解时效分量。并对温度和时效进行力学的模拟,使其及时监测在任何时刻所对应荷载的位移场和变化趋势,从而监控大坝的运行性态及规律。本文采用多测点模型,将单测点模型拓宽到三维空间,进行大坝观测资料的整体分析,有利对大坝的整体性评判。 针对大坝安全监测大量的观测数据以及数据之间复杂的相关性,通过因素分析模型,提取少量的关键因素来描述大坝的运行性态和特征。从全坝多测点的测值所形成的相应矩阵中提取整体因素信息,分析各观测变量之间的相互关系,归纳出测量本质相同的变量,使分散复杂的观测数据成果简洁化、整体化,从而揭示出事物间的本质联系,进行大坝观测资料的整体分析,为大坝的安全监测和综合评价服务。


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