[发明专利]一种基于实测数据的重力坝扬压力分级预警方法

说明书

本发明公开一种基于实测数据的重力坝扬压力分级预警方法，通过相邻两点实测扬压力连线逼近实际扬压力分布，包括如下步骤，计算实际扬压力面积Mt和规范扬压力面积St；比较Mt与St的数值大小，若Mt大于或等于St，则启动蓝色报警并进行下一步骤；根据实测扬压力计算坝踵和坝趾处的垂直正应力和主应力，若有任意一项超过规范要求，则启动黄色报警并进行下一步骤；根据实测数据计算并判断重力坝抗滑稳定安全系数及抗倾覆稳定安全系数是否超出所述设计规范要求，若超出，则启动红色报警；本分级预警方法根据扬压力实测数据结合具体重力坝结构和类型进行预警，充分考虑大坝结构及地质条件，具有简单直观和物理意义明确、计算简单等优点。

技术领域

本发明涉及到大坝安全分级预警方法技术领域，具体涉及到一种基于实测数据的重力坝扬压力分级预警方法。

背景技术

重力坝是一种常见的挡水建筑物，如我国的三峡工程等都是重力坝。大坝的安全状态不仅影响到工程投资和效益是否能正常发挥，而且还直接影响下游人民的生命财产、社会稳定和国民经济及生态环境安全，有效实现重力坝的安全预警，可以有效规避工程安全风险，充分发挥工程效益。

扬压力是重力坝重要荷载，是影响重力坝安全的重要因素，对大坝稳定和关键部位的应力分布具有十分重要的影响。目前基于实测的预警指标还是基于典型监测量的小概率法、极值统计法和基于多元逐步回归的置信区间法。前两种统计方法没有考虑扬压力变化的物理背景，也没有充分考虑影响扬压力的上下游水位和地质条件，仅仅基于某一概率假设，缺乏物理和工程基础。后者尽管考虑了自变量因子的影响，但由于线性逐步回归模型容易受测值误差和多重共线性影响，模型的泛化能力不能保证。

由于实际坝基地质条件的复杂性和非均匀性，实测扬压力与规范假设的线性分布差别明显，如按规范规定的分布对每个测压管扬压力进行报警，很可能出现虚警。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于实测数据的重力坝扬压力分级预警方法，克服依据单个扬压力测点个别值进行预警的弊端，计算简单实用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

步骤一：获取并确定重力坝类型；如实体重力坝、宽缝及大头重力坝、空腹重力坝等；

步骤二：判断坝段位置；如岸坡坝段、河床坝段；

步骤三：读取重力坝上下游水位；

步骤四：获取坝段设置的多个横向测压管的桩号，从而获得各扬压力测点的横向坐标；读取各个测压管的水头值；根据重力坝类型和坝段位置，由设计规范确定扬压力折减系数α；

步骤五：按照各个测压管的实测数据计算实际扬压力面积Mt；根据设计规范确定的参数由实际上下游水位计算规范扬压力面积St；比较所述实际扬压力面积Mt与所述规范扬压力面积St的数值大小，若Mt大于或等于St，则启动蓝色报警并进行下一步骤；若Mt小于St，则返回所述步骤三继续监测；

步骤六：根据实测扬压力结合其他同步荷载分别计算坝踵和坝趾两个关键部位的垂直正应力和主应力，并判断上述应力任意一项是否超出所述设计规范要求或对应混凝土强度允许值，如有一项超过则启动黄色报警并进行下一步骤，否则返回所述步骤四继续监测；

步骤七：根据实测数据计算抗滑稳定及抗倾覆稳定安全系数，并判断重力坝抗滑稳定及抗倾覆稳定性是否超出所述设计规范要求，若任一项超出，则启动红色报警；若两者均没有超出，则返回所述步骤四继续监测。

本分级预警方法基于局部扬压力分布不均匀的实际，考虑到扬压力是通过总体分布影响坝体稳定和应力分布的，为此基于实测数据，通过相邻两点连线逼近实际扬压力分布，再根据总扬压力荷载是否超过规范条件进行总体扬压力预警，充分考虑重力坝结构、坝段位置、地质条件非均匀性以及扬压力监测的目的及真实非线性分布，具有简单直观和物理意义明确、计算简单等优点。