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混凝土面板堆石坝变形预测及反分析的神经网络方法

夏富洲  
【摘要】:面板堆石坝的发展进程可划分为四个阶段,即1870~1940年以抛填堆石为特征的早期阶段;1940~1965年从抛填堆石到碾压堆石的过渡阶段;1965~1988年为复苏阶段;1988年以后是作为主要坝型之一的现代阶段。混凝土面板堆石坝由于具有较高的安全性、较好的经济性和较广的适应性,在现代水利水电工程建设中得到迅速发展,成为一种被广泛使用的坝型。 面板堆石坝在中国起步较晚,但起点高、发展快,近20年来已在全国推广应用。正在建设中的水布垭面板堆石坝,坝高233m,是世界上最高的面板堆石坝。目前中国的混凝土面板堆石坝,无论在工程数量和规模上,还是在技术水平上,都处于世界前列。 坝顶沉降、面板的变形、接缝的位移都与坝体变形密切相关,坝体变形过大将会使混凝土面板破裂、接缝张开,导致坝体大量渗漏,影响大坝的正常运行;还会使坝顶沉降过大,导致超高不足,可能产生漫顶溢流,对坝体产生侵蚀,从而导致溃坝发生的可能。因此,坝体变形问题一直是面板堆石坝设计中需要研究解决的主要问题。 目前,工程设计中对坝体最大沉降变形的计算采用的是工程类比法。该法计算坝体最大沉降变形时只考虑坝高和坝体变形模量两个影响因素,并且简单地认为坝体最大沉降变形与坝高的平方成正比,与坝体变形模量成反比。坝址的河谷形态对坝体的变形有较大影响,工程类比法没有考虑河谷形态的影响,此外,坝体变形特性十分复杂,坝体变形是坝高、坝体变形模量、河谷形态等因素的高度非线性函数。因此,工程类比法计算的坝体最大沉降变形与工程原型实测值有时相差很大,不能满足工程设计要求。面板最大挠度计算采用的是伊梅祖米半经验公式,该法与工程类比法一样,只考虑坝高和坝体变形模量两个影响因素,认为蓄水后面板的最大挠度等于坝高的平方除以坝体变形模量,该经验公式计算的结果与工程实测值相差很大。 近年来,面板堆石坝应力应变分析的有限元法发展很快,已有不少的平面和空间有限元计算程序。我国在面板堆石坝有限元分析方面做了很多的研究工作,对高面板堆石坝一般都进行了有限元的分析计算工作。计算模型不断改进和完善;材料计算参数由试验确定到根据实测资料进行反演计算确定,更加接近工程实际;进一步考虑应力路径、蠕变以及雨水对堆石变形特性的影响。目前国内外使用最广的计算模型是邓肯E-B模型,我国在面板堆石坝应力应变分析中也常


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