碾压混凝土坝安全监控模型及其应用研究

【摘要】碾压混凝土坝在目前是一种应用比较广泛的坝型。在这种施工工艺中由于它的特性与其他的常规性土坝存在着很大的差异，所以在安全监控等方面也存在很多的特殊性。不管是在理论还是实际应用上，碾压混凝土坝都具有它的应用特殊性，在碾压混凝土坝中分析最多的就是通过建立变形模型，来研究其安全性。在本文中主要对碾压混凝土坝的安全监控模型及其具体的应用进行研究。

【关键词】混凝土坝 安全监控模型 应用 研究

碾压混凝土坝在施工过程中，经过逐层碾压，并且在每层都会进行一定的施工工作。根据相关的分析我们可以看到，在每层之间施工主要是为了在层与层之间形成一个过渡带，这就使的在力学和渗流方面都存在着较大的差别。所以在建立安全监控模型的时候就要想到进行施工的层面对于整个工程的质量影响及整个坝体的变化。根据碾压混凝土坝的结构特性，建立碾压混凝土坝的安全监控模型。根据针对模型的分析，可以看到虽然分析中的使用的理论是建立在碾压混凝土坝模型的基础上的，但是对于常规的混凝土坝也是具有参考价值的。

1、 碾压混凝土坝安全监控模型的建立原则

变形可以比较直观的反应出坝体的运行与安全情况，它是也在水中的建筑物比较重要的一个监测标准。对于变形的有关分析，很多的研究人员投入了大量的经历，已经引起了研究人员的重视。我国在这方面的研究分析是属于比较晚的。在上世纪的七十年代以前进行的多数定性的分析，在七十年代以后逐渐的开始利用模型来进行研究。并且同时将分析的结果利用物理学的原理来解释。在近几年的研究中，逐渐的将研究的方向从单个的监测点转向了整个系统进行检测分析。自从提出了模型分析的理论后，很多的研究重点都放在了模型的建立上。

从以往的分析及实验中，我们可以看到，碾压混凝土坝的变形过程是一个弹性的过程，所以在建立模型的时候我们使用粘弹性的计算模型。

建立坝体的时候，坝基需要承受一定的负荷作用，所以在瞬间坝基出现了弹性变形等一系列的辨清情况。通过分析我们可以看到，在三维应力的作用下，真个的作用力可以分为2个部分，分别为球应力的弹性本构关系和偏应力的粘性本构关系。从整个的碾压混凝土坝来讲，碾压混凝土层的本体及碾压层之间的施工层面构成了整个的坝体，在这两个组成体中，因为在力学及渗流方面都存在着比较大的差异，所以，在进行分析时，要使用不同的模型进行分析。

2、 碾压混凝土坝安全监控模型的建立理论基础

在碾压混凝土坝中，根据他本身的变形特点可以更直观的反映出坝体本身的形态变化。而根据具体的层面参数及条件确定这种变化趋势则是比较困难的，并且需要消耗的工作量也是比较大的。坝体在经过长时间的负荷作用下，多数层面都会出现不同程度的，不可恢复的变形和可恢复的变形的情况，而这些种情况对于坝体本身的安全影响都是非常明显的。

通过上面的分析我们了解到，整个坝体在环境温度和水压的影响下，坝体的任何一点都会出现位移，产生位移的主要原因可以归结为时效分量、温度分量及水压分量。这就说明利用现有的环境，例如环境温度、气温及水温，可以建立整个坝体的检测模型，并通过模型中的变化异常，发现坝体的变化异常，所以提出了影响因子的理论。

坝体在负荷下会产生弹性位移外，还会出现由时间变化而发生的时效位移。在出现时效位移的初始，由于作用力的影响，产生的变化较大，当时间的逐步推移，产生的变化会逐渐的趋于稳定。所以在模型中可以将这个变化用一阶衰减微分方程来表达。而在事实上，在开始时经过一段时间的不断变化后，坝体受到的力会逐渐的恢复，在这个时候，需要将在负荷作用下产生的时效位移得到补充，这样的变形安全才会得到改善。

温度分量是因为坝体的混凝土由于坝基的温度出现变化而引起了位移。检测坝基的温度变化是通过埋在坝基以及坝体内的温度测量设施来实现的。所以根据温度的变化，来选择不同的温度分量。

在坝体承受水的负荷的作用下，在坝体中的任何一点都会有出现位移的可能，造成这种位移主要是通过三部分的作用力完成的，分别是坝基的表面由于出现变形引起的位移、在水压的作用下坝体出现自身的位移及水的重力作用下使坝基出现了转动而产生的位移。

结语

在进行碾压混凝土坝施工的过程中，由于存在着在层面间额施工个情况，这种工作的性质是与常规的混凝土坝的施工性质是不同的。主要是因为在碾压混凝土坝的主体及层面上的力学存在性质上的差别。在经过长时间的负荷作用下，多数层面都会出现不同程度的，不可恢复的变形和可恢复的变形的情况，同时这两种情况对于坝体本身的安全影响都是非常明显的。

在本文的研究中，通过对碾压混凝土坝的结构模型及安全监控的研究，我们得到的结果分别以下几点。

第一 通脱研究碾压混凝土坝的本身性质、施工的层面及整个坝基的变化，并且对各个模型进行关系描述，建立相应的模型。

第二 通过研究碾压混凝土坝的变形，在这个研究的基础上，研究讨论碾压混凝土坝的安全监控模型，通过对时效分量、温度分量及水压分量的研究讨论，分析得到在不同的负荷作用下，对于坝体的安全影响是不同的，在此基础上建立安全监控模型。

虽然通过以上的研究我们看到，在碾压混凝土坝与常规的混凝土坝存在着差异，我们在这方面也得到了一些研究结果，但是还有一些较为深入的问题需要我们进行进一步的研究分析。

参考文献

[1]仲琳，碾压混凝土坝安全监控模型及其应用研究[C].河海大学.2005

[2]顾冲时，李云，宋敬i，碾压混凝土坝变形安全监控模型研究[J].计算力学学报.2010.27（2）.286--290