[发明专利]堆石坝室内力学参数和碾压施工参数相互优选的方法

说明书

一种适用于堆石坝坝料室内力学参数和碾压施工参数相互优选的方法，该方法包括建立基于堆石体坝料室内物理力学参数优选碾压施工参数分析模型，通过所述分析模型对现场碾压施工参数进行优选，获得最优的现场碾压施工参数以及建立基于堆石体坝料碾压施工参数优选室内物理力学参数分析模型，通过所述分析模型对室内试验力学参数进行预测，获得对应于现场碾压试验下的堆石料物理力学参数。本发明提供的一种适用于堆石坝坝料室内力学参数和碾压施工参数相互优选的方法，可以解决以现场碾压试验控制堆石坝施工质量和以数值计算分析堆石坝变形之间存在的脱节问题，搭建了以现场碾压试验控制堆石坝施工质量和以数值计算分析堆石坝变形之间的桥梁。

技术领域

本发明涉及混凝土面板堆石坝参数选择领域，尤其是一种适用于堆石坝坝料室内力学参数和碾压施工参数相互优选的方法。

背景技术

混凝土面板堆石坝(Concrete Face Rockfill Dam，CFRD)，是用堆石料或砂砾石料分层分区碾压填筑，并在上游临水面设置钢筋混凝土面板进行防渗的坝型。混凝土面板堆石坝由于具有断面小，安全性好，施工方便，适用性强，造价低的优点，因而在国内外得到广泛推广和应用。

混凝土面板堆石坝体主要由垫层区(2A)、特殊垫层区(2B)、过渡区(3A)、主堆石区(3B)、次堆石区(3C)、排水区(3D)、排水棱体或抛石区(3E)、下游护坡(P)等组成，其中堆石体是整个大坝的受力主体(见附图1)。

目前中国的混凝土面板堆石坝在数量、规模和技术水平上都已居于世界前列。随着混凝土面板堆石坝规模的不断提高，对混凝土面板堆石坝的变形控制也日益重要。混凝土面板堆石坝的变形是影响大坝安全稳定的重要因素之一。坝体过量变形将引起面板变形过大而容易发生断裂，以及引起周边缝变形过大甚至破坏，导致严重渗漏，危及大坝安全。

目前针对混凝土面板堆石坝变形的控制主要分为两个方面：

1、借助堆石体坝料现场大型碾压试验，以碾压质量控制标准为依据，通过对碾压试验结果的分析，优选出满足坝体变形的碾压施工参数。例如，借助神经网络、遗传算法等智能算法建立碾压施工参数(碾压机具、振动频率、碾压吨位、行进速度、铺料厚度、洒水量、碾压遍数等)与碾压试验后质量参数(坝料级配、干密度、孔隙率、渗透系数)之间的关系模型，然后通过碾压控制质量控制标准得到相应的碾压施工参数；或通过对比分析碾压试验结果，得到相应的碾压施工参数。

2、借助堆石体坝料的室内物理力学参数试验，以坝体变形控制标准为依据，通过室内试验测得坝料工程特性参数，建立堆石坝数值分析模型，引入相应的本构关系，进而对坝体不同分区的应力变形进行分析，然后基于不同分区的变形或变形协调率控制标准，得到相应的堆石料物理力学参数。

由以上分析可知，通过堆石体坝料碾压试验对坝体变形的控制并未借助到室内试验得到的坝体变形的分析结论，而基于堆石坝应力变形数值计算对坝体变形的控制也没有反映到坝体的实际施工控制中。虽然堆石坝坝料现场碾压试验和堆石体坝料室内物理力学参数试验的目的都是为了对堆石坝的变形进行控制，但两者之间存在着脱节。所以有必要研究堆石体坝料室内试验与碾压试验之间的非线性映射关系，为坝体变形控制提供参考。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于堆石坝坝料室内力学参数和碾压施工参数相互优选的方法，可以解决以现场碾压试验控制堆石坝施工质量和以数值计算分析堆石坝变形之间存在的脱节问题，搭建了以现场碾压试验控制堆石坝施工质量和以数值计算分析堆石坝变形之间的桥梁。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种适用于堆石坝坝料室内力学参数和碾压施工参数相互优选的方法，该方法包括

建立基于堆石体坝料室内物理力学参数优选碾压施工参数分析模型，通过所述分析模型对现场碾压施工参数进行优选，获得最优的现场碾压施工参数；

以及