库岸边坡运行的实时风险率量化模型和预警方法

库岸高边坡是状态实时变化的复杂系统,直接参考现行设计规范或套用传统可靠度方法拟定预警指标,都难以反映和捕捉工程动态演变特征。为此,将原位监测资料融入工程风险率分析方法,提出了库岸边坡运行的实时风险率量化模型和预警方法。首先,基于实测资料建立了边坡安全时空回归模型,借助回归模型的误差正态分布特征,构建了边坡运行实时风险率量化模型;然后,联系概率可靠度理论和现行结构可靠性设计统一标准,制定了反映工程等别和安全级别的边坡风险率客观评价标准;最后,引入质量控制图,定量设计了库岸边坡运行警情状态的两类实时风险率指标,实现了利用边坡安全监测资料实时转化工程运行风险率和动态监控边坡警情。成果可为库岸边坡运行状态实时监控提供新思路。

基于关联规则的库岸边坡监测数据挖掘方法

库岸边坡失稳灾害会对工程自身效益和周边生命财产安全造成巨大损失,而边坡运行监测资料记录了失稳灾害孕育的全过程信息。针对库岸边坡监测数据库的数据挖掘方法运行速度慢的问题,将FP-Growth关联规则算法引入到边坡安全监测数据挖掘中,通过FP-Growth关联规则算法开展边坡监测数据中的因果关联规则和空间关联规则挖掘工作,分别挖掘了边坡监测环境量和效应量之间的因果性、多测点效应量之间的关联性,从包含多测点多项目的边坡时空监测数据中提取了反映边坡运行性状的有效信息,并提供有效知识帮助。计算实例表明,FPGrowth关联规则算法实现过程简单,挖掘结果可靠,为类似库岸边坡的监测数据挖掘提供了一条良好的思路。

基于时空聚类挖掘的库岸边坡位移监测数据约简

库岸边坡失稳会对工程自身效益和周边安全造成巨大损失,而位移监测数据可以直接表征库岸边坡安全状况。传统变形位移分析一般仅考虑单个监测点,不同监测点之间位移的相似性和关联性有待挖掘。基于时空数据挖掘领域的聚类方法,综合考虑测点属性和空间特征,采用K-means算法度量测点间的相似程度,实现变形区域划分;在变形区域划分基础上,采用遗传算法优化的投影聚类算法,将高维数据向低维空间映射,通过提取测点数据特征,筛选得到重点关注的测点和压缩数据量。经实例工程数据验证,时空聚类挖掘方法便捷、有效,逐步实现了边坡位移监测数据约简,可用于类似库岸边坡的监测数据挖掘。

基于混凝土坝接缝变形监测数据的时空关联规则挖掘方法

面对传统混凝土安全监测分析方法针对单一测点展开研究难以应付与日俱增的数据量级等方面存在的不足,结合数据挖掘的有关知识,提出了一种基于混凝土坝接缝变形监测数据的时空关联规则挖掘方法,考虑单测点数据的时间序列特征和多测点数据的空间分布特征,分别从完整时段和总体结构的角度研究了混凝土坝接缝变形监测数据的时空关联挖掘方法,并以某寒区混凝土重力拱坝的接缝变形监测数据为例验证了所提方法的可行性和合理性,从而为结构健康服役提供有力判据,亦为工程运行管理提供富有价值的潜藏信息。

基于ZigBee的校园宿舍环境安全监测系统

针对校园宿舍人群、物品比较集中、容易引发危险的情况,设计并实现了基于ZigBee的校园宿舍环境安全监测系统。该系统由下位机系统、上位机系统、通信转接板三大部分组成。下位机采用STC12LE5A60S2单片机作为控制芯片整合各式环境传感器所采集的环境数据,包括温度、湿度、功率、可燃性气体浓度和有无人状态。运用ZigBee无线传输技术将实时环境参数经由通信转接板传送给上位机并存入数据库,供给管理员监测与管理。其中,下位机的语音报警子系统实现了报警音频的自选择,提高了系统的智能性。实验结果表明,该监控系统能达到环境安全监测的需求,并具有低成本、低功耗、组网简单、拓展节点多、传输可靠性高、监控数据准确、易于二次开发等特点。

基于元胞自动机模型的库岸边坡失稳模拟方法

库岸边坡的运行稳定对于水利工程尤其是高坝工程的服役安全至关重要,其失稳破坏极易引起工程自身效益和周边生命财产安全的巨大损失,有必要针对其运行稳定性加以分析研究。针对传统边坡失稳分析方法的岩土力学参数取值困难和动态变化特征考虑不足的弊端,结合边坡物理力学性质提出一种基于元胞自动机模型的库岸边坡失稳模拟方法,在位移实测数据的驱动下动态辨识了边坡失稳的发展路径。结果表明:库岸边坡的失稳破坏存在渐变到突变的累进发展过程,且失稳区域主要集中在沿地层界限分布的地滑堆积区。研究方法对于特征复杂、组分混合的库岸边坡失稳模拟具有一定的应用效果和推广价值。

考虑风险与社会支付意愿的大坝长效服役决策

鉴于大坝长效服役决策需满足严格的工程技术要求,同时兼顾一系列复杂的社会、经济、环境和生态问题的特性,阐述了水库大坝长效服役决策的总体思路,探讨了除险加固、工程降等、拆除退役或近坝址重建等大坝长效服役的可选措施。在计算大坝服役可靠度的基础上,引入生命质量指数,衡量社会经济水平提高和人们生活质量改善对大坝长效安全服役要求的综合提升,据此提出了考虑大坝安全风险和社会支付意愿的大坝服役性能提升措施的决策判据。对一座存在一定坝体失稳风险的某混凝土重力坝提升服役性能措施进行了推荐,建议采取水库水位降低10m运行或大坝补强加固的措施提升大坝长期服役性能,与工程实际吻合。

基于细观数值模拟的泡沫混凝土热学性能研究

为研究泡沫混凝土内部孔隙结构对其热学性能的影响,利用孔隙参数化随机生成方法,在细观尺度上建立泡沫混凝土的二维数值模型。将Comsol数值模拟得到的导热系数值,与经典理论计算值、试验测量值进行对比分析,研究了不同形状、纵横比、取向的孔隙结构对泡沫混凝土试件导热系数的影响规律;通过泡沫混凝土数值模型的稳态和瞬态热学分析,探究了泡沫混凝土的时空热传导机制。结果表明,Comsol计算所得导热系数值和EMPT模型吻合效果较好,且与实测导热系数值相近,验证了所建数值模型的可靠性,获取了泡沫混凝土内部温度场的演变规律。

严寒地区常态混凝土拱坝长期保温防裂措施

在严寒地区修建混凝土拱坝,超低极端气温、超大年内温差和冬季突发寒潮等环境温度荷载是造成混凝土结构拉裂破坏的重要因素,因此开展长期保温防裂措施的研究意义重大。采用等效原理,提出了保温层-混凝土复合材料的热传导等效模拟概念,建立了有限元数值仿真中不同厚度混凝土与表面保温层等效单元;利用严寒地区长期实测资料和同类工程经验,选定结构数值仿真的气温、水温和材料热力学参数,开展温降工况下不同保温层厚度的坝体温度场及应力场数值计算与分析。结果表明:严寒地区坝体在无保温层时的坝体表面混凝土温度变化规律与气温基本相同,采取保温措施后保温层对坝体表面的保温效果较为明显,保温效果随保温层厚度的增加而增强;无保温层时上下游坝面出现大面积的拉应力区,增加保温层后坝体的拉应力区有所减小且应力随保温层厚度的增加而逐渐减小。