水布垭面板堆石坝监测信息反馈分析及长期变形预测的研究.doc

水布垭面板堆石坝监测信息反馈分析及长期变形预测的研究
分类号 T V 6 密级公开
U D C 6 2 6
硕士学位论文
水布垭面板堆石坝监测信息反馈分析
及长期变形预测研究
学位申请人: 韩勇
学科专业: 水利水电工程
指导教师: 罗先启教授
张振华副教授
二○一一年五月A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for
the Degree of Master of Sicience in Engineering
Study on feedback analysis of monitoring information
and long-term deformation prediction of Shuibuya
CFRD
Master Candidate: Han Yong
Major: Water Conservancy and Hydropower
Engineering
Supervisor: Prof. Luo Xianqi
Associate Prof. Zhang Zhenhua
China Three Gorges University
Yichang, 443002, //.na
May, 2011三峡大学硕士学位论文
三峡大学学位论文原创性声明
本人郑重声明: 所呈交的学位论文, 是本人在导师的指导下, 独立进行研究工作
所取得的成果, 除文中已经注明引用的内容外, 本论文不含任何其他个人或集体已经
发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明
确方式标明,本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
学位论文作者签名:
日期:
I三峡大学硕士学位论文
内容摘要
水布垭水利枢纽位于清江中游河段、湖北省恩施州巴东县境内, 是清江干流三级
开发的龙头水利工程, 具有发电和防洪等综合效益。水布垭大坝规模较大, 是目前世
界上已建的最高面板堆石坝, 是国内外广大水电建设者关心、瞩目的世界级高度的工
程。早在水布垭工程可行性论证和初步设计阶段, 有关科研单位及高等院校, 对水布
垭面板堆石坝许多关键技术难题进行了大量的攻关研究和反复论证, 取得了丰硕的研
究成果。
本文利用已有的监测资料,对水布垭面板堆石坝进行反馈分析,修正完善计算模
型及其参数, 检验计算成果, 预测 200 米级面板堆石坝的最终变形, 并合理评价水布
垭面板堆石坝长期运行的稳定性与安全性。论文完成的主要内容如下:
1 在全面了解水布垭面板堆石坝坝体及面板的安全监测设施布置的基础上, 分
析水布垭面板堆石坝建坝以来坝体及面板的实测资料, 研究坝体在施工期和水库蓄水
运行初期变形及应力的变化规律。
2 根据水布垭面板堆石坝坝体的几何参数和周围山体的地形地质资料, 建立水
布垭面板堆石坝三维有限元计算模型; 根据工程类比方法初步确定堆石体、面板及挤
压边墙粘弹塑性参数的取值范围, 通过均匀设计方法对坝体材料粘弹塑性参数的可能
取值范围进行方案设计, 以反映坝体流变变形的粘弹塑性有限元方法作为数值仿真计
算方法, 计算获得各设计方案在实测点的位移值; 以集成神经网络和遗传算法的智能
优化方法为手段, 建立坝体材料各粘弹塑性参数与测点位移计算值之间的复杂高度非
线性映射关系; 以测点的实测位移值为依据, 搜索出与实测点位移值对应的最优粘弹
塑性参数。
3 在现有面板堆石坝堆石体、面板及挤压边墙应力应变本构模型的适宜性分析
的基础上, 选择对适合水布垭面板堆石坝坝体堆石体的流变模型。通过对适合水布垭
面板堆石坝堆石体流变模型进行理论推导研究, 编制模拟筑坝过程的三维粘弹塑性程
序。以实测资料为基础, 反演水布垭面板堆石坝坝体堆石料的应力应变流变本构模型
参数。
4 根据上述确定的坝体各分区材料的粘弹塑性本构模型及参数, 采用粘弹塑性
有限元方法, 对水布垭面板堆石坝在竣工期与初期蓄水期、运行期的应力应变进行研
究, 总结水布垭面板堆石坝工程研究成果, 从而合理评价水布垭面板堆石坝的长期变
形的稳定性和安全性。
关键词:水布垭面板堆石坝监测反馈分析长期变形
II三峡大学硕士学位论文
Abstract
Shuibuya hydro-junction,located in Badong County ,Tujia-miao autonomous
prefecture of Ensi to the middle reach of Qingjiang River, is a major water conservan