水利水電工程壩基灌漿統(tǒng)一模型與分析理論及應(yīng)用.pdf

1、灌漿作為大壩壩基加固的重要手段，其不僅可以改善壩基的性能，提高壩基的整體性，并能有效的降低壩基的滲透性，是解決壩基滲透穩(wěn)定、不均勻沉降和深層抗滑穩(wěn)定等問題的重要工程措施。然而目前的壩基灌漿工程面臨著灌漿孔的地質(zhì)條件難以預(yù)測、灌漿施工過程難以控制、施工工藝復(fù)雜、海量的灌漿數(shù)據(jù)如何及時(shí)有效整理、灌漿效果如何全面的評價(jià)以及缺乏一個(gè)綜合管理平臺等關(guān)鍵性問題。如何解決這些問題，成為目前灌漿工程的挑戰(zhàn)，本文就上述問題展開深入的研究分析，并取得了以下

2、創(chuàng)新性研究成果：
　?。?）提出了水利水電工程灌漿統(tǒng)一模型數(shù)學(xué)模型和建模理論與方法
　　針對灌漿工程對灌漿孔地質(zhì)信息認(rèn)識不足的問題以及目前的三維建模研究成果并不能真正應(yīng)用到實(shí)際灌漿工程中的現(xiàn)狀；本文結(jié)合灌漿工程的特點(diǎn)，提出了灌漿統(tǒng)一模型數(shù)學(xué)模型，并依據(jù)各類模型建模方法所需原始數(shù)據(jù)的類型，對數(shù)據(jù)源進(jìn)行了有效的分類分析，最終實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)源的有效解析和空間三維耦合；同時(shí)，在此基礎(chǔ)上提出灌漿工程多尺度建模理論和方法，分別建立了大尺度

3、地質(zhì)體模型、中尺度灌漿孔模型、小尺度裂隙模型和灌漿輔助建筑物模型，通過數(shù)學(xué)模型中的耦合算子，有效的表達(dá)了各類模型的三維空間耦合關(guān)系，從而為基于灌漿統(tǒng)一模型的灌漿孔地質(zhì)條件預(yù)測等分析控制方法提供了必要的理論支撐。
　?。?）提出了水利水電工程灌漿施工數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與監(jiān)控分析方法
　　針對實(shí)際灌漿工程施工過程難以控制的問題以及目前的實(shí)時(shí)控制方法只限于施工現(xiàn)場，其難以滿足實(shí)際工程對施工過程遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控的需求；本文從灌漿工程施工過程的

4、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和動(dòng)態(tài)整理的角度出發(fā)，建立了灌漿施工數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與集成方法、灌漿施工實(shí)時(shí)監(jiān)控與報(bào)警方法和灌漿數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)整理與分析方法；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了灌漿施工過程監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)組建技術(shù)、Web環(huán)境下文件接口上傳及unity插件技術(shù)、灌漿報(bào)警類型及判定標(biāo)準(zhǔn)分析方法、灌漿報(bào)警分析模型和灌漿數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)整理與分析技術(shù)。上述方法的實(shí)現(xiàn)有效地保證灌漿工程師對整個(gè)灌漿施工過程的遠(yuǎn)程監(jiān)控、實(shí)時(shí)地獲取灌漿異常報(bào)警信息，而且可以及時(shí)地掌握各施工單元的灌漿成果數(shù)

5、據(jù)，從而保證了整個(gè)灌漿始終處于受控狀態(tài)。
　?。?）基于灌漿統(tǒng)一模型及實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)的分析方法研究
　　由于灌漿工程為地下隱蔽工程，所以對灌漿孔地質(zhì)條件的準(zhǔn)確預(yù)測對灌漿分析控制十分重要；然而目前的分析方法只是結(jié)合二維地質(zhì)剖面對灌漿孔的地質(zhì)信息進(jìn)行分析，其影響了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性；進(jìn)一步這些方法并沒有與實(shí)時(shí)的灌漿數(shù)據(jù)相結(jié)合進(jìn)行分析，這也限制了這些方法在實(shí)際工程的應(yīng)用。本文結(jié)合灌漿統(tǒng)一模型與實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，通過耦合灌漿數(shù)據(jù)、三維地質(zhì)模

6、型和灌漿孔模型，實(shí)現(xiàn)了對灌漿孔地質(zhì)條件的預(yù)測，并在此基礎(chǔ)上提出了灌漿工程復(fù)雜地質(zhì)信息預(yù)報(bào)分析方法、灌漿工程巖體抬動(dòng)控制分析方法、灌漿工程灌漿參數(shù)可視化分析方法、灌漿工程巖體可灌性分析方法以及基于遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的單位注灰量預(yù)測分析方法；上述分析方法有效地降低了灌漿工程對地質(zhì)條件認(rèn)識的盲目性，減少了實(shí)際灌漿工程的抬動(dòng)發(fā)生，為灌漿工程師優(yōu)化灌漿孔的布置，調(diào)整灌漿孔的施工工藝提供必要的技術(shù)支持，從而也保證了整個(gè)灌漿工程的質(zhì)量。
　　（4）基

7、于模糊綜合評價(jià)法的灌漿效果評價(jià)模型研究
　　目前實(shí)際灌漿工程的帷幕灌漿效果評價(jià)方法，是將檢查孔的壓水試驗(yàn)透水率作為唯一的評價(jià)指標(biāo)，然而灌漿是否有效地對巖體的裂隙進(jìn)行了填充以及巖體的完整性是否通過灌漿得到了提高，目前的評價(jià)方法并沒有體現(xiàn)；這將給工程蓄水后壩基滲控問題帶來很大的隱患。因此，提出了基于模糊綜合評價(jià)法的灌漿效果評價(jià)模型，該模型同時(shí)考慮了壓水試驗(yàn)透水率、裂隙的水泥填充率、巖體的RQD值等三個(gè)方面因素的綜合影響，建立了基于模糊

8、綜合評價(jià)法的灌漿效果評價(jià)模型。比較傳統(tǒng)的壓水試驗(yàn)單因素評價(jià)方法，本文建立的模型綜合反映了灌后巖體的透水性、裂隙的水泥填充情況以及巖體的完整性，其評價(jià)結(jié)果更為全面合理，也為后續(xù)灌漿施工提供了更為可靠的依據(jù)。
　?。?）建立水利水電工程灌漿施工實(shí)時(shí)監(jiān)控與灌漿統(tǒng)一模型分析系統(tǒng)
　　針對灌漿工程缺乏一個(gè)包含各階段信息的三維綜合管理平臺以及目前的系統(tǒng)多為二維角度的分析整理，并且其主要是灌漿施工階段信息集成，對于地質(zhì)信息、設(shè)計(jì)信息、灌后

9、檢查信息以及材料核銷等信息綜合集成鮮有研究的現(xiàn)狀，本文結(jié)合實(shí)際灌漿工程的需要和實(shí)時(shí)監(jiān)控與灌漿統(tǒng)一模型理論和方法，采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)和三維可視化技術(shù)，自主研發(fā)了基于B/S結(jié)構(gòu)的水利水電工程灌漿施工實(shí)時(shí)監(jiān)控與灌漿統(tǒng)一模型分析系統(tǒng)，系統(tǒng)從三維的角度為工程管理人員提供了灌漿各階段控制分析平臺。
　　以我國西南金沙江下游某水電站為例，將上述的研究成果的理論、方法、技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)際工程中，實(shí)踐表明本文的研究的