Prediction of relative crest settlement of concrete-faced rockfill dams analyzed using an artificial neural network model

A neural network model has been developed for the prediction of relative crest settlement (RCS) of concrete-faced rockfill dams (CFRDs) using 30 databases of field data from seven countries (of which 21 were used for training and 9 for testing). The settlement values predicted using the optimum artificial neural network (ANN) model are in good agreement with these field data. A database prepared from reported crest settlement values of CFRDs after construction was used to train the ANN model to predict the RCS. It is demonstrated here that the model is capable of predicting accurately the relative crest settlement of CFRDs and is potentially applicable for general usage with knowledge of the three basic properties of a dam (void ratio, e; height, H; and vertical deformation modulus, E_V).

The performance of the new ANN model is compared with that of conventional methods based on the Clements theory and also with that of a proposed equation derived from the field data. The comparison indicates that the ANN model has strong potential and offers better performance than conventional methods when used as a quick interpolation and extrapolation tool. The conventional calculation model was proposed based on the fixed connection weights and bias factors of the optimum ANN structure. This method can support the dam engineer in predicting the relative crest settlement of a CFRD after impounding.     

高心墙土石坝坝料流变模型参数的智能识别研究

通过在遗传算法中引入位爬山法,有效地改善了遗传算法的局部优化能力,提高了其优化速度与精度。采用这一改进的遗传算法对糯扎渡水电站心墙土石坝坝料流变模型参数进行了大范围识别,实现了参数空间内全局意义上的快速搜索。对取自不同坑号的各种坝料进行了流变参数识别,识别结果较准确地反映了不同应力水平下坝料的流变特征,拟合精度较高。结果表明：不同坑号的坝料在力学特性上各有差异,为了全面了解各种坝料的流变特性,对不同料场的坝料进行试验研究是有必要的;同时,不同应力状态下坝料的流变力学参数有差异,说明不同围压对坝料结构的改变也不同,从而对其流变特征的影响也会有差异。     

堆石体流变对混凝土面板坝应力变形特性的影响

简要介绍了公伯峡水电站混凝土面板堆石坝坝内堆石料流变试验结果和流变计算模型。采用三维有限单元法对公伯峡水电站混凝土面板坝进行了模拟计算,对比了考虑堆石料流变和不考虑流变的计算结果,分析研究了堆石料流变特性对坝体变形以及对混凝土面板应力变形和周边缝位移的影响。     

基于龚帕斯生长曲线的高填石路堤沉降规律分析

高填石路堤的沉降变形过程一般为从填石体施工期的瞬时变形到进一步的蠕变变形,其沉降变化规律与龚帕斯生长曲线变化规律相似,有着较为明显的出生、成长、成熟和衰老的阶段。通过对龚帕斯生长曲线模型的合理取值,可较好的利用该沉降分析模型来拟合和分析高填石路堤的沉降数据,并且可以反映出沉降的发展变化趋势,作出沉降预测。      

沥青混凝土心墙坝非线性有限元应力变形分析

利用大型通用有限元分析软件ABAUQS的用户开发平台,实现了Duncan-Chang 模型的接口开发,完成了某沥青混凝土堆石坝的填筑与蓄水过程二维非线性有限元仿真模拟,得到了坝体和沥青混凝土心墙的应力与变形等结果,其成果对工程坝体断面优化分区、沥青混凝土心墙防渗设计可提供参考依据;同时表明：充分利用ABAQUS已经具备的非线性分析功能,二次开发是完成土石坝非线性应力应变分析的有效解决方案。     

颗粒破碎效应对堆石坝应力变形的影响

颗粒破碎对堆石体的变形有重大影响,颗粒破碎除与母岩强度有关外,与应力状态密切相关,高堆石坝堆石体的大部分变形正是高应力场下颗粒破碎的反映。沈珠江院士提出的南水双屈服面模型虽可以较全面地反映堆石体的变形特性,但未充分考虑颗粒破碎引起的剪缩特性,因此坝体变形计算结果往往偏小,适用于中低堆石坝的分析中。本文的计算方法在南水双屈服面模型的基础上,考虑了堆石体在一定应力状态下颗粒破碎引起的应变,较真实地反映了堆石体的变形特性,可为堆石坝尤其是高堆石坝的应力变形研究提供更为合理的结果。     

土工格栅加筋堆石坝的数值模拟研究

运用复合材料法模拟土工格栅加筋单元,对格栅加筋堆石坝坝顶堆石进行了数值模拟。计算中,土石料采用非线性弹性模型模拟,并用拟静力法模拟地震动荷载。对无地震和有地震两种情况下的加筋效果及加筋层数和格栅模量对加筋效果的影响进行了分析研究,并对格栅加筋机理加以解释。数值模拟结果表明：格栅加筋有利于增加土石坝坝顶堆石的稳定性和抗震性能,随加筋层数和格栅模量的增加,加筋效果愈加显著。     

改进的遗传算法在堆石体参数反演中的应用

在研究堆石坝问题中,堆石体参数的合理估计非常重要,根据工程实测值反演堆石体参数不失为一种有效估计参数的新思路。在传统遗传算法操作过程中,引入模拟退火的Metropolis接受准则,并结合系统识别的基本原理改进了遗传算法。将改进的新算法应用于堆石坝主要堆石料的参数反演,结果显示其误差很小、收敛速度快、精度高的优越性,克服了传统的梯度优化方法和单纯形法所具有的搜索速度随反演参数增多呈级数减慢、容易陷入局部极值点和误差传递导致不收敛等缺点,值得在本领域参数优化中推广。     

深覆盖层上面板堆石坝的圆弧型防渗墙

覆盖层的防渗设施大都采用混凝土防渗墙。防渗墙在靠近两岸部位及靠近顶部常存在较大的拉应力,易导致混凝土开裂并产生渗漏,影响大坝的安全。采用平面上防渗墙轴线呈圆弧型的防渗墙来改善防渗墙的应力性状,并用三维有限元法数值分析对圆弧型防渗墙与直线型防渗墙的应力变形性状进行分析比较,论证了以圆弧型防渗墙替代直线型防渗墙的技术合理性,建议面板堆石坝坝基防渗采用圆弧型防渗墙更为有利。     

流变效应对高混凝土面板堆石坝应力变形的影响

采用三维非线性有限单元法对牛牛混凝土面板堆石坝施工期和蓄水期的应力变形进行模拟计算,并结合沈珠江提出的指数型曲线流变模型,采用自行编制的有限元程序对大坝进行了三维流变分析,得到了坝体、面板在各个时期的应力和变形情况,以及堆石流变对坝体应力变形的影响;计算面板和周边缝位移时采用了三维子模型法,根据实际的坝体填筑、蓄水过程,对每一期面板浇筑之前的坝体上游面位移进行修正,并通过在面板与堆石体之间设置三维面-面摩擦接触单元,来有效模拟面板的应力、变形,为该坝的进一步优化设计提供了有益的建议。