[发明专利]一种考虑谷幅变形作用的拱坝变形监控方法

说明书

本发明公开的是水电工程技术领域的一种考虑谷幅变形作用的拱坝变形监控方法，包括以下步骤，首先对影响大坝位移的四个部分进行建模，包括水压位移分量、温度位移分量、谷幅位移分量和时效位移分量，然后对各位移分量进行拟合得到拱坝变形监控模型表达式，然后通过收集的监测资料，整理为监控模型的样本，进行统计分析，从而得出监控模型，最后利用监控模型对拱坝变形进行分析评价。本发明所提出的考虑谷幅变形作用的拱坝变形监控方法，可以方便快捷的考虑谷幅变形对拱坝变形的影响，原理简单，易于理解，也便于通过编程实现，相对于传统的监控方法，本发明的方法更为全面、更真实的反映各影响因素对拱坝变形的影响程度，从而更科学的评判大坝运行状态。

技术领域

本发明涉及水电工程技术领域，具体涉及一种考虑谷幅变形作用的拱坝变形监控方法。

背景技术

水库蓄水后，近坝区域内的水文地质条件将发生较大的改变，坝体、坝基的应力状态和变形特征将随之发生适应性调整。针对坝基而言，系统调整的主要表现之一就是谷幅变形，即库岸变形在水平方向上的表现。特别是近年来随着一批高坝大库的建成，有些拱坝监测出了较大的谷幅收缩变形，如溪洛渡、李家峡以及锦屏一级等大坝。

谷幅变形作为两岸的基础变形作用在拱坝坝体上，会引起大坝应力和变形的调整。拱坝变形综合体现了拱坝材料力学形态、坝体结构状态及整体性，是目前能说明大坝实际状况的代表性指标，备受关注。而大量监测资料表明，谷幅收缩变形会引起拱坝坝体向上游变形，与水荷载引起的变形方向相反，有些大坝受谷幅收缩影响，坝体整体表现为向上游变形，与常规的规律不一致，给大坝安全评价带来了困难。目前还没有明确的考虑谷幅变形作用的拱坝变形监控方法。

有鉴于此，提出一种考虑谷幅变形作用的拱坝变形监控模型，能对坝体变形作出快速准确的跟踪的监控，以便及时掌握大坝的运行安全状态，成为目前水电工程技术领域亟需解决的问题。

发明内容

为克服现有变形监控技术没有考虑谷幅变形因素的不足，本发明提供一种考虑谷幅变形作用的拱坝变形监控方法，为分析评价以及预测拱坝变形和评判大坝运行安全状态提供技术支撑。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种考虑谷幅变形作用的拱坝变形监控方法，包括以下步骤：

步骤一、建立监控模型的水压位移分量：

水压作用下，大坝会产生弹性变形，称为水压位移分量δ_H，由材料力学和弹性力学推导出大坝任一点的水压分量δ_H与坝前水深H有关，用多项式描述为：

式中，a_i为结构系数；H为坝前水深；S为因子个数，拱坝一般可取S＝4；

步骤二、建立监控模型的温度位移分量：

温度荷载是影响拱坝变形的主要因素之一，由温度引起的大坝变形，称为温度位移分量δ_T，根据弹性力学知识，在变温作用下，大坝任一点的位移与各点的变温值呈线性关系，选择典型温度测点代表大坝整体温度场，用多项式描述为：

式中，m₁为典型温度计的数量；b_i为回归系数；T为温度计的测值；

步骤三、建立监控模型的谷幅位移分量：

谷幅变形作为基础变形，会引起大坝产生变形，该变形称为谷幅位移分量δ_V，有限元计算结果表明，谷幅收缩会引起拱坝径向位移向上游，且谷幅收缩量与拱坝位移近似呈线性关系，根据计算成果，大坝任一点的谷幅位移与该点的谷幅变形量级呈线性关系，采用下式进行表达：

δ_V＝c×VD