基于有限元的边坡稳定可靠度改进一次二阶矩法研究

为研究岩质边坡岩体参数变化时的稳定性,提出一种基于有限元的边坡稳定可靠度改进一次二阶矩法。首先,针对边坡工程中广泛存在的隐式极限状态函数可靠性问题,定义极限状态函数为滑体极限状态下抗滑力与下滑力的差值,考虑黏聚力及内摩擦角作为随机变量并且服从独立正态分布,求出极限状态方程中随机变量的偏导数;然后,根据改进一次二阶矩法编写了求解边坡失稳概率和可靠指标的计算程序;最后,通过算例验证了所提方法的适用性。某库岸边坡可靠性分析结果表明,该方法具有计算流程简单、便于开展、节省机时、计算精度高的优点。

考虑渗流场作用的重力坝坝基物理力学参数有限元智能反演分析

针对因不考虑渗流场影响导致对软岩地基上混凝土坝的反演结果出现与工程实际情况不符的问题,本文在有限元计算时考虑坝基渗流场作用,比较不同坝基弹性模量下渗流场对重力坝位移的影响情况;探讨基于灰狼算法的某重力坝坝基弹性模量有限元反演方法的可行性,在重力坝坝基力学参数反演分析中考虑渗流场作用,研究渗流场对反演结果的影响,为科学合理地评价软基上重力坝的安全性提供真实依据.研究结果表明:当坝基为软岩时考虑渗流场作用的反演结果更符合工程实际情况.针对本文的重力坝工程,当其坝基的弹性模量处于3~6 GPa时,建议考虑渗流场的作用;当坝基的弹性模量小于3 GPa时,应考虑渗流场对坝基造成的影响.

基于有限元的重力坝抗滑稳定静动力可靠度快速求解方法

重力坝的抗滑稳定是重力坝工程能够安全运行的关键,其抗滑稳定的可靠度研究是当前水利工程领域的重要研究课题.为了解决采用蒙特卡罗法求解可靠指标时计算效率低、采用响应面法时求解精度不高问题,本文提出一种基于有限元的改进一次二阶矩法进行重力坝抗滑稳定可靠度计算.首先,将坝基岩体抗剪断强度参数视为随机变量,定义功能函数为抗滑稳定极限平衡状态下阻滑力与滑动力的差值,在极限平衡状态条件下推导了功能函数中随机变量的偏导数;然后考虑地震荷载作用的随机性,采用基于全概率公式的数值拟合积分方法计算抗滑稳定静动力可靠指标并将此方法应用于某重力坝工程的抗滑稳定分析中.研究结果表明,该方法在保证计算精度的情况下具有更高的求解效率和收敛速度,故可为类似工程的抗滑稳定静动力可靠度分析提供方法借鉴.

基于BP神经网络的大坝新多测点位移模型

大坝位移监测资料分析大多以单一测点得到的数据建立模型,这种单测点模型无法反映大坝作为一个整体各点位移之间的相互联系,也就不能真实地反映坝体的整体安全性态。为此,将多个同源测点联合考虑,通过测点之间的相关性对目标测点建模,再通过该模型推求未布置测点位置的大坝位移值,为推求大坝整体单向位移创造条件。经实例验证,这种新模型在对目标测点的位移预测和补全缺失数据两方面相对常规的单测点模型效果更佳,而且在对未知点的位移值进行预测方面也具有良好效果。

基于改进鲸鱼优化算法的重力坝变形参数反演

针对利用位移实测资料对大坝坝体和基岩的变形力学参数进行优化反演时存在效率低、精度差等问题,通过对鲸鱼优化算法进行并行化改进,并引入权重因子,结合有限元计算,提出一种基于改进鲸鱼优化算法的力学参数反演方法。利用该方法对某混凝土重力坝坝体和基岩弹性模量进行反演,并与粒子群算法的反演结果进行比较。结果表明:在相同迭代次数的情况下,改进的鲸鱼优化算法比粒子群算法耗时更少,且反演得到的坝体、基岩力学参数比粒子群算法得到的更为准确。表明利用多核处理器对该方法进行并行计算,可大幅度缩短计算时间。基于改进鲸鱼优化算法的力学参数反演方法具有搜索能力强、收敛速度快和精度高等特点,合理可行,可推广应用于混凝土拱坝等其他坝型的力学参数反演。

U型渡槽参数化有限元建模与智能优化设计研究

为推动U型渡槽的结构优化设计更好地向智能化、自动化发展,建立了一套结合参数化有限元分析程序及智能优化算法程序的结构优化设计系统。基于自主研发的大型有限元通用程序HSNAP,开发了参数化建模程序模块,实现了渡槽三维设计模型的参数化描述;结合多核并行技术,编制了并行化鲸鱼优化算法程序进行优化计算。结合某灌区U型渡槽工程,以混凝土用量最低为优化目标,采用所提出的结构优化设计系统对渡槽结构尺寸参数进行优化,分析结果表明,与原设计方案相比,优化方案能够满足结构的安全要求,并具有显著的经济效益。

基于PCA-RBF神经网络的混凝土坝位移趋势性预测模型

为了提高混凝土坝位移趋势的预测精度,提出了一种基于主成分分析(PCA)和径向基(RBF)神经网络的混凝土坝位移趋势性预测模型(PCA-RBF)。首先,利用主成分分析,将混凝土坝多测点的径向位移监测数据降维,消除影响分量数据集的多重相关性,分别提取出主元位移和主元影响分量。然后,把主元位移和主元影响分量输入径向基神经网络并构建模型,对提取出的主元位移进行预测。最后,将本法应用于某混凝土坝,结果表明,PCA-RBF模型的均方根误差(RMSE),平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分比误差(MAPE)分别为2.037 8 mm,1.698 6 mm和3.32%,显著低于传统的多元回归统计模型、径向基神经网络模型(RBF)和利用经主成分分析进行因子处理的BP神经网络模型(PCA-BP),说明PCA-RBF模型有着良好的预测精度。

考虑基岩蠕变特性的重力坝深层抗滑稳定性分析

对于坝址岩性软弱的重力坝,其基岩的蠕变特性导致地基应力随时间不断调整,目前采用的弹塑性计算无法得到坝体的长期深层抗滑稳定性。通过典型算例,分别采用基于Cvisc模型的考虑蠕变的强度折减法以及常规的弹塑性强度折减法进行深层抗滑稳定计算,并对结果进行比较。结果表明,考虑基岩的蠕变特性时,重力坝的深层抗滑稳定安全系数偏小,而坝体失稳时的特征点位移值偏大。当重力坝的基岩较软,蠕变特性较明显时,必须充分考虑基岩的蠕变特性对坝体深层抗滑稳定性的影响。

现浇混凝土在河道防护工程中的应用研究

随着我国城市化进程的不断发展,河道整治工程在城市中发挥着越来越重要的作用。由于自然河道经过长期的雨水侵蚀和冲刷,其堤岸的稳定性会受到较大的影响,有可能出现边岸坍塌等问题,威胁到河道沿岸地区人民群众的生命财产安全。因此在河道水利工程的建设过程中必须高度重视河道防护工程的设计、选材、施工等问题,确保河道堤岸的安全性和稳固性,为河道沿岸地区社会经济活动的正常开展提供更加可靠的保障,从而推动沿岸地区国民经济建设的发展。