[发明专利]一种基于主频带重心频率的重力坝抗滑稳定性监测评价方法

说明书

本发明提供一种基于主频带重心频率的重力坝抗滑稳定性监测评价方法，属于重力坝稳定性监测评价技术领域。该方法基于主频带重心频率，针对重力坝使用过程中抗滑稳定安全系数的阶段演化情况及难以对其进行全过程监测评价的问题，根据重力坝的实际情况，确定坝体物理力学参数，根据坝体的分缝分块条件，布设拾振传感器，基于结构动力学原理与刚体极限平衡法，建立重力坝抗滑稳定安全监测评价模型，通过主频带重心频率的定期监测结果计算坝体损伤折减面积与抗滑稳定安全系数，便于实际推广应用。该方法具有操作简便，低成本、评价结果可靠，不影响坝体运营等优点，可广泛应用于水利水电行业重力坝体稳定性监测评价。

技术领域

本发明涉及重力坝稳定性监测评价技术领域，特别是指一种基于主频带重心频率的重力坝抗滑稳定性监测评价方法。

背景技术

重力坝稳定性分析的主要目的是检验重力坝在各种可能荷载组合情况下的稳定安全度，重力坝的抗滑稳定按承载能力极限状态进行计算，认为滑动面为胶结面，滑动体为刚体，承载能力达到极限状态时刚体处于极限平衡状态。

目前，在高度较低和地基条件不复杂的大坝设计中，常采用刚体极限平衡法，其主要依靠力的极限平衡来表征坝体的稳定性。极限平衡分析模型是惯性体系下的瞬时成立公式，无法描述重力坝从结构完整无损到结构面贯通纯摩过程安全度的动态变化。且坝体损伤演化过程中，物理力学参数、动力学特征参数与运动学特征参数都随之发生变化，现有常规基于“位移”的监测预警信息无法表征与抗滑稳定安全系数的直接相关参量的改变，本质上难以推断坝体稳定性的动态变化。

基于上述分析，针对重力坝使用过程中抗滑稳定安全系数的阶段演化情况及难以对其进行全过程监测评价的问题，本发明提出了一种基于主频带重心频率的重力坝基面抗滑稳定性监测评价方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于主频带重心频率的重力坝抗滑稳定性监测评价方法。

该方法首先根据重力坝各坝段的实际受力情况，确定各坝段的物理力学参数，然后根据坝体的分缝分块情况，布设拾振传感器，再监测坝段的振动过程，计算主频带重心频率，最后建立基于主频带重心频率的重力坝抗滑稳定安全监测评价模型，通过主频带重心频率的定期监测结果计算损伤折减面积与坝体抗滑稳定安全系数。

具体包括步骤如下：

S1：根据重力坝各坝段的实际受力情况，确定各坝段的物理力学参数；

S2：根据S1中确定的物理力学参数，结合坝体的分缝分块情况，选取监测点，布设拾振传感器；

S3：监测坝段的振动过程，计算主频带重心频率；

S4：通过主频带重心频率的定期监测结果计算损伤折减面积，建立基于主频带重心频率的重力坝抗滑稳定安全监测评价模型，进而计算坝体抗滑稳定安全系数。

其中，S1中的物理力学参数包括坝段静水压力、扬压力、底面面积、自重、摩擦系数、粘聚力、剪摩与纯摩剪切模量。

S2中具体为：拾振传感器布设在坝体表面，拾振传感器轴线与坝底面倾角平行；各坝段布设一列传感器，位置为坝面纵向中线；根据各坝段分缝分块情况，布设多行拾振传感器，位置取坝表面纵缝、水平缝、斜缝或错缝间的中位线，两拾振传感器间隔不超过20m。

S3具体为：

S31：同时启动布设的所有拾振传感器，采用256Hz采样频率连续获取30min振动数据，采样时间在零点至凌晨三点期间内进行，以1次/天的采样频率连续监测一周，每个拾振传感器共得到7组数据集；

S32：利用振动的功率谱曲线，取功率谱峰值的并过此值作水平线，找到水平线与功率谱曲线外包络线的两个交点，对应的谱线称为半功率谱线，半功率谱线中较大频率一侧称为高频半功率谱线，较小频率一侧称为低频半功率谱线；