申请/专利权人：中国水利水电科学研究院;三峡金沙江川云水电开发有限公司永善溪洛渡电厂

申请日：2021-12-08

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN114330052B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/13;G06F17/18;G06F119/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2022.04.29#实质审查的生效;2022.04.12#公开

摘要：本发明涉及水电工程技术领域，具体地说是一种谷幅收缩作用下拱坝真实变形特性分析方法，包括建立有限元网格模型，拱坝真实边界条件反演，谷幅变形施加模式反演，仿真分析库盆水压对拱坝变形影响，仿真分析坝面水压对拱坝变形影响，仿真分析温度对拱坝变形影响，仿真分析谷幅变形对拱坝变形影响，各单一因素对拱坝变形影响权重分析，本发明同现有技术相比，分别单独考虑谷幅收缩作用下拱坝变形的各影响因素，进行拱坝蓄水运行全过程仿真计算，得到各单一因素对拱坝变形的影响规律和影响权重，为掌握拱坝变形规律提供了一种新思路，为大坝运行管理提供更合理的建议。

主权项：1.一种谷幅收缩作用下拱坝真实变形特性分析方法，其特征在于包括以下步骤：S1：建立有限元网格模型：建立拱坝-地基整体有限元网格模型，模型应能够详细模拟自然边坡和工程边坡的实际地形、坝址区各类岩层分布以及层间、层内错动带等地质构造，能够模拟混凝土材料分区、孔口闸墩以及河床贴脚和岸坡贴脚等细部结构，考虑坝基中包括渗透系数分区在内的各种水文地质条件分区和控制性的导水地质结构，以及防渗帷幕和排水结构；S2：拱坝真实边界条件反演：对大坝温度、径向变形等监测资料进行回归统计分析，反演得到大坝水温边界条件、气温边界条件和大坝关键热学、力学参数，在假定材料参数线胀系数、弹性模量的条件下，通过正分析得到变形量与荷载变化的关系，利用所述关系基于实测变形数据的回归分析对材料参数进行调整，使正分析的结果符合真实实际情况，从而确定合理的材料参数；S3：谷幅变形施加模式反演：对谷幅变形监测资料进行回归分析，得到回归的谷幅变形时效变形分量，在模型截断边界处施加位移荷载模拟谷幅收缩变形，基于谷幅变形与坝体变形监测资料，考虑所述S2真实边界条件和荷载，进行拱坝施工、蓄水与运行全过程的仿真反演分析，以谷幅、坝体变形计算值与监测值差异最小为目标函数，反演得到模型截断边界处最优的位移分布；S4：仿真分析库盆水压对拱坝变形影响：基于所述S1中建立的拱坝-地基整体有限元网格模型和S2中拱坝真实边界条件，并基于坝基岩体结构面的非线性流变损伤模型以及水-热-力多场耦合模型，采用非线性有限元方法，进行蓄水后拱坝坝址大范围区域的渗流场-温度场-应力场耦合分析，研究多物理场耦合作用下岩体渗流场与温度场变化、有效应力改变、材料弱化、流变等因素对坝址区域变形的影响规律，进而分析库盆水压对拱坝变形的影响规律；S5：仿真分析坝面水压对拱坝变形影响：基于所述S1中建立的拱坝-地基整体有限元网格模型和所述S2中拱坝真实边界条件，仅考虑静水压力，不考虑其他荷载，按照实际蓄水过程将水压以面力形式直接施加于坝体表面，进行拱坝蓄水运行全过程仿真计算，分析坝面水压对拱坝变形的影响规律；S6：仿真分析温度对拱坝变形影响：基于所述S1中建立的拱坝-地基整体有限元网格模型和所述S2中拱坝真实边界条件，仅考虑温度荷载作用，不考虑其他荷载，采用仿真分析方法，分析拱坝温度场演变过程中拱坝变形的变化规律；S7：仿真分析谷幅变形对拱坝变形影响：基于所述S1中建立的拱坝-地基整体有限元网格模型和所述S2中拱坝真实边界条件，将所述S3反演得到的谷幅施加模式施加在拱坝-地基整体有限元网格模型，仅考虑谷幅变形对拱坝的影响，不考虑其他荷载，采用仿真分析方法模拟谷幅变形演变过程，分析谷幅变形对拱坝变形的影响规律；S8：各单一因素对拱坝变形影响权重分析：基于所述S4、S5、S6和S7单独考虑库盆水压、坝面水压、温度、谷幅变形等影响进行拱坝蓄水运行全过程仿真计算的结果，选取统一的计算起始时间，分别取在蓄水周期的典型月份高水位月、低水位月时单一因素库盆水压、坝面水压、温度和谷幅变形影响下拱冠梁顶部径向变形测点的计算值，然后计算径向变形总和，并与实测值进行对比，得到单一因素对大坝径向变形影响权重，从而对谷幅收缩作用下拱坝真实变形特性进行分析。

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