碾壓混凝土壩施工信息模型原理與應(yīng)用研究.pdf

1、近些年來，碾壓混凝土壩發(fā)展迅速，無論是工程規(guī)模還是工程數(shù)量都在不斷增大。碾壓混凝土壩具有質(zhì)量安全可靠、施工速度快、資源消耗較低等特點，盡管如此，碾壓混凝土壩施工過程仍是一個十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，施工強(qiáng)度大、施工工期緊、施工工藝復(fù)雜，施工過程控制要求嚴(yán)格，這給碾壓混凝土施工過程的管理和控制帶來了很大的挑戰(zhàn)。施工信息是反映碾壓混凝土壩施工過程特征及變化的唯一媒介，能否充分合理的認(rèn)知并運用施工信息直接決定著碾壓混凝土壩工程施工建設(shè)的成敗。本文緊

2、密結(jié)合碾壓混凝土壩施工信息特點及施工過程管理與控制的科學(xué)問題，開展了碾壓混凝土壩施工信息模型原理與應(yīng)用研究，并圍繞該施工信息模型，對碾壓混凝土壩施工信息集成、挖掘分析和反饋控制理論與方法展開了深入研究，并取得了以下研究成果：
　?。?）從碾壓混凝土壩經(jīng)濟(jì)效益，社會效益，環(huán)境效益的視角出發(fā)，結(jié)合全局考慮碾壓混凝土壩施工目標(biāo)最優(yōu)的問題，凝練并提出了碾壓混凝土壩施工信息模型。
　　施工信息是對碾壓混凝土壩施工過程的本質(zhì)特征，施工狀

3、態(tài)及施工有序性的反映和揭示，是工程施工各部位、各環(huán)節(jié)之間相互聯(lián)系、相互作用的狀態(tài)的描述。目前對于碾壓混凝土壩施工信息本質(zhì)和功能的認(rèn)知不夠充分，缺乏從施工信息的角度全局考慮和分析施工多目標(biāo)的優(yōu)化控制。針對上述問題，以系統(tǒng)論，控制論和信息論為理論基礎(chǔ)，凝練并提出了碾壓混凝土壩施工信息模型。深入剖析模型原理并建立數(shù)學(xué)模型，歸納總結(jié)了施工信息模型內(nèi)的制約因素，剖析了制約因素的形成機(jī)制。
　　碾壓混凝土壩施工信息模型的提出填補了碾壓混凝土壩

4、施工信息理論體系的空白，為碾壓混凝土壩施工信息的全面認(rèn)知和深入研究提供了新的理論基礎(chǔ)。
　　（2）針對缺乏碾壓混凝土壩施工信息集成理論及應(yīng)用研究的問題，提出了碾壓混凝土壩多源施工信息無縫集成理論與方法，并以深窄峽谷大壩碾壓過程施工信息無縫集成為例展開深入研究。
　　目前碾壓混凝土壩施工信息集成方式多以實地勘測、現(xiàn)場人工采集和計算機(jī)錄入儲存為主，無法適應(yīng)碾壓混凝土壩施工信息維度多、細(xì)度多、動態(tài)性高、不確定性強(qiáng)等特點。此外，目前

5、已有研究缺乏對碾壓混凝土壩施工信息的多源性展開分析，缺乏從理論高度對碾壓混凝土壩多源施工信息集成的研究。針對上述問題，充分考慮碾壓混凝土壩施工過程的特征及外部環(huán)境特點，深入剖析施工信息的多源性，提出了碾壓混凝土壩多源施工信息無縫集成理論，以施工信息采集——傳輸——儲存過程為主線，提出并闡述了多源施工信息無縫集成方法。深窄河谷中大壩碾壓施工過程受到了河谷兩側(cè)遮擋嚴(yán)重，通訊不暢等因素的影響，容易造成信息采集中斷，信息集成不及時等問題。結(jié)合碾

6、壓混凝土壩多源施工信息無縫集成理論與方法，提出了窄深河谷大壩碾壓過程施工信息無縫集成方法，并將該方法應(yīng)用于實際施工過程中。應(yīng)用結(jié)果表明，該方法實現(xiàn)了在時間維度、空間維度和屬性維度上對大壩碾壓施工信息及時、連續(xù)、完整的集成，具有良好的應(yīng)用效果。
　　上述理論與方法彌補了目前對碾壓混凝土壩多源施工信息集成理論與應(yīng)用研究的不足，為深入認(rèn)知碾壓混凝土壩施工信息的多源性，高效集成和管理施工信息提供了理論基礎(chǔ)和有效途徑。
　　（3）針對

7、缺乏碾壓混凝土壩施工信息挖掘分析的不足，本文提出了碾壓混凝土壩施工信息深度挖掘分析理論與方法，并以碾壓混凝土壩倉面壓實質(zhì)量預(yù)測與分析研究為例展開深入研究。
　　傳統(tǒng)的碾壓混凝土壩施工信息分析方法以數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計為主，無法適應(yīng)碾壓混凝土壩海量施工信息的特點，不利于挖掘和尋找隱藏在海量施工信息背后的具有巨大價值的知識和信息，目前已無法滿足施工信息挖掘分析的需求。此外，在已有研究中缺乏針對碾壓混凝土壩施工信息挖掘分析的理論與應(yīng)用研究。針

8、對上述問題，分析總結(jié)了碾壓混凝土壩施工信息深度挖掘分析的必要性及可行性，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合碾壓混凝土壩施工信息的典型特點，圍繞著多維度、多細(xì)度、多角度的挖掘分析思路，提出了碾壓混凝土壩施工信息深度挖掘分析理論與方法，并對實施深度挖掘分析的主要方法及實施流程進(jìn)行了詳細(xì)闡述。針對碾壓混凝土壩倉面壓實質(zhì)量影響參數(shù)眾多且關(guān)系復(fù)雜的特點，以壓實質(zhì)量預(yù)測和分析為重點展開研究，研究中不僅建立并獲得了具有較高預(yù)測精度的混凝土壓實度預(yù)測模型及 VC值變化量

9、預(yù)測模型，還結(jié)合已有研究成果，對上述兩個預(yù)測模型進(jìn)行了耦合分析，分析結(jié)果更加符合工程實際，為更加有效的管控碾壓混凝土壩倉面壓實質(zhì)量提供了決策支持。
　　上述理論與方法彌補了目前對碾壓混凝土壩施工信息深度挖掘分析的不足，為有效實施多維度、多細(xì)度、多角度的施工信息挖掘分析，最大程度的獲取隱藏在施工信息背后更有價值的知識和信息提供了理論基礎(chǔ)，開拓了新的思路和研究方向。
　?。?）針對缺乏碾壓混凝土壩施工信息反饋控制機(jī)制的認(rèn)知及有效

10、實施反饋控制的現(xiàn)狀，本文提出了碾壓混凝土壩施工信息動態(tài)反饋控制理論與方法，并以機(jī)載碾壓質(zhì)量實時監(jiān)控方法為例展開深入研究。
　　目前，針對碾壓混凝土壩施工信息的反饋控制機(jī)制的認(rèn)知存在不足，對施工信息反饋控制的原理、功能及其在整個碾壓混凝土壩施工過程中的作用的研究仍不夠深入。此外，傳統(tǒng)的反饋控制方法以監(jiān)理現(xiàn)場旁站，人工分析施工狀態(tài)，制定施工方案為主，該方法效率低，效果差，容易造成施工過程管控失效而導(dǎo)致的質(zhì)量缺陷、進(jìn)度滯后、資源浪費等問

11、題。針對上述問題，在總結(jié)分析了反饋控制原理和主要功能的基礎(chǔ)上，提出了碾壓混凝土壩施工信息動態(tài)反饋控制理論，深入剖析動態(tài)反饋控制機(jī)制，并提出了有效實施施工信息動態(tài)反饋控制的主要方法。在已有的碾壓質(zhì)量實時監(jiān)控方法中，碾壓機(jī)械操作人員雖然可以較為及時的接收到針對自身操作的反饋控制信息，但該方法的反饋控制環(huán)節(jié)仍容易受到一些外界因素（如通訊網(wǎng)絡(luò)中斷，電力故障等）的干擾，造成反饋控制效率降低等問題。根據(jù)上述提出的施工信息動態(tài)反饋控制理論和方法，在已

12、有研究的基礎(chǔ)上，針對機(jī)載碾壓質(zhì)量實時監(jiān)控方法與應(yīng)用展開研究，應(yīng)用結(jié)果表明，該方法可以作為已有大壩碾壓質(zhì)量實時監(jiān)控方法的補充和完善，有效提高碾壓質(zhì)量實時監(jiān)控過程中的反饋控制效率，同時能夠激發(fā)碾壓機(jī)械操作人員的主觀能動性，使碾壓質(zhì)量得到更加有效的控制。
　　上述理論與方法能夠有效提高針對碾壓混凝土壩施工信息反饋控制的認(rèn)知程度，有效加強(qiáng)施工信息動態(tài)反饋控制的意識，為高效實施碾壓混凝土壩施工過程中的反饋控制提供了有效途徑。
　?。?

13、）針對上述理論與方法進(jìn)行應(yīng)用研究，研發(fā)了碾壓混凝土壩施工信息實時監(jiān)控與集成系統(tǒng)，該系統(tǒng)成功應(yīng)用于我國某高碾壓混凝土壩施工建設(shè)過程中。
　　某碾壓混凝土壩工程地處我國西南地區(qū)，施工規(guī)模大，施工工藝復(fù)雜，施工過程控制要求高。針對該工程的特點及所處外部環(huán)境，運用上述碾壓混凝土壩施工信息模型原理與方法，研發(fā)了適用于該工程的碾壓混凝土壩施工信息實時監(jiān)控與集成系統(tǒng)，實現(xiàn)了對工程主要施工信息的無縫集成，深度挖掘分析和動態(tài)反饋控制，提高了該工程施