[精选]大坝安全监控理论课件6151.pptx

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1、大坝安全监控理论、方法与软件系统大坝安全监控理论、方法与软件系统专业知识专业知识大坝监测数据整编大坝监测数据整编监监测测资资料料整整编编是是定定期期或或按按照照上上级级主主管管部部门门要要求求进进行行的的系系统统、全全面面的的监监测测资资料料整整理理工工作作，其其工工作作内内容容是是将将大大坝坝安安全全监监测测的的各各种种原原始始数数据据和和有有关关文文字字、图图表表（含含影影像像和和图图片片）等等材材料料进进行行审审查查、考考证证，综综合合整整理理成成系系统统化化、图图表表化化的的监监测测成成果果，并并汇汇编刊印成册或制成软盘。编刊印成册或制成软盘。大坝安全监控理论、方法与软件系统一、资料整

2、编的内容一、资料整编的内容l平平时时资资料料整整理理 计计算算、查查证证原原始始观观测测数数据据的的可可靠靠性性和和准准确确性性；如如有有异异常常或或疑疑点点应应及及时时复复测测、确确认认；如如影影响响工工程程安安全全运运行行，应应及及时时上上报报主主管管部门。部门。l定定期期整整编编刊刊印印 在在平平时时资资料料整整理理基基础础上上，按按规规定定时时段段对对监监测测资资料料进进行行全全面面整整编编、汇汇编编和和分分析析，并附以简要安全分析意见，编印后刊印成册。并附以简要安全分析意见，编印后刊印成册。l遵循的原则遵循的原则 严肃性、严肃性、及时性、及时性、可靠性。可靠性。大坝安全监控理论、方法

3、与软件系统平时资料整理平时资料整理l适适时时检检查查各各观观测测项项目目原原始始观观测测数数据据和和巡巡视视检检查查记录的正确性、准确性和完整性。记录的正确性、准确性和完整性。l及及时时进进行行观观测测物物理理量量的的转转换换，填填写写数数据据记记录录表表格。格。l随随时时点点绘绘各各观观测测物物理理量量过过程程线线图图，考考察察和和判判断断测值的变化趋势。测值的变化趋势。l随随时时整整理理巡巡查查记记录录，补补充充或或修修改改有有关关监监测测系系统统及及观观测测设设施施的的变变动动或或检检验验、校校测测情情况况，并并相相应应修改各种考证图表，确保资料的衔接与连续性。修改各种考证图表，确保资料

4、的衔接与连续性。大坝安全监控理论、方法与软件系统定期整编刊印定期整编刊印l汇汇集集工工程程的的概概况况、监监测测系系统统布布置置和和各各项项考考证证资资料，以及巡检的资料和有关报告、文件等。料，以及巡检的资料和有关报告、文件等。l在在平平时时资资料料整整理理的的基基础础上上，对对整整编编时时段段内内的的各各项观测物理量按时序进行列表统计和校对。项观测物理量按时序进行列表统计和校对。l绘绘制制能能表表示示各各观观测测物物理理量量在在时时间间和和空空间间上上的的分分布特征图，以及有关因素的相关关系图。布特征图，以及有关因素的相关关系图。l分分析析观观测测的的变变化化规规律律及及其其对对工工程程安安

5、全全的的影影响响，并对影响工程安全的问题提出处理意见。并对影响工程安全的问题提出处理意见。l对对上上述述资资料料进进行行全全面面复复核核、汇汇编编，并并附附以以整整编编说明后，刊印成册，建档保存。说明后，刊印成册，建档保存。大坝安全监控理论、方法与软件系统二、二、资料整编的工作流程资料整编的工作流程监测资料的搜集监测资料的搜集监测物理量的计算监测物理量的计算监测数据的补差和光滑监测数据的补差和光滑填表和绘图填表和绘图原始监测资料的检验和误差分析原始监测资料的检验和误差分析初步分析和文字报告编写初步分析和文字报告编写监测资料的检验和审查以及审定编印监测资料的检验和审查以及审定编印大坝安全监控理论

6、、方法与软件系统三、监测资料的搜集三、监测资料的搜集搜集资料的内容范围：搜集资料的内容范围：u观测数据的采集。观测数据的采集。u现场巡查资料。现场巡查资料。u监测有关的设计资料。监测有关的设计资料。u监测仪器设备及安装的考证资料。监测仪器设备及安装的考证资料。u监测仪器附近的施工资料。监测仪器附近的施工资料。u已已有有的的成成果果报报告告、技技术术警警戒戒值值、安安全全判判据据及及其其它它技术资料。技术资料。u有关的工程类比资料、规程规范等。有关的工程类比资料、规程规范等。大坝安全监控理论、方法与软件系统四、监测资料的搜集四、监测资料的搜集资料搜集的原则和要求：资料搜集的原则和要求：u及时准确

7、，尽可能全面、完整。及时准确，尽可能全面、完整。u做好校核工作，严防数据丢失。做好校核工作，严防数据丢失。u存存储储方方法法简简洁洁、直直观观，便便于于保保管管、归归档档和和查查询询，目录规范。目录规范。资料的存储和表示方法：资料的存储和表示方法：u表格表格u图形图形u电子文件和数据库电子文件和数据库u录音录像录音录像大坝安全监控理论、方法与软件系统五、原始观测资料的检验和处理五、原始观测资料的检验和处理A.原始数据的可靠性检验原始数据的可靠性检验B.误差分析和处理误差分析和处理 u过失误差过失误差u随机误差随机误差u系统误差系统误差C.粗差判别和处理粗差判别和处理u人工判断法人工判断法u统计

8、分析法统计分析法大坝安全监控理论、方法与软件系统原始数据的可靠性检验原始数据的可靠性检验逻辑分析方法逻辑分析方法l作业方法是否符合规定。作业方法是否符合规定。l观测仪器性能是否稳定。观测仪器性能是否稳定。l各各项项测测量量数数据据物物理理意意义义是是否否合合理理，是是否否超超过过仪仪器器量量程程和和材材料料的的物物理理限限值值，检检验验结结果果是否在限差以内。是否在限差以内。l监监测测数数据据是是否否符符合合连连续续性性、一一致致性性、相相关关性等原则。性等原则。大坝安全监控理论、方法与软件系统连续性检验连续性检验大坝安全监控理论、方法与软件系统一致性检验一致性检验大坝安全监控理论、方法与软件

9、系统相关性检验相关性检验u同类监测量比较同类监测量比较u相关监测量比较相关监测量比较大坝安全监控理论、方法与软件系统误差分析和处理误差分析和处理l过过失失误误差差 可可直直接接将将其其剔剔除除，必必要要时时可可根根据历史和相邻资料进行补差。据历史和相邻资料进行补差。l随随机机误误差差 也也称称偶偶然然误误差差，总总体体上上服服从从正正态态分分布布，可可采采用用常常规规误误差差理理论论进进行行分分析析处理。处理。l系统误差系统误差 可以通过校正仪器来消除。可以通过校正仪器来消除。大坝安全监控理论、方法与软件系统粗差判别和处理粗差判别和处理l人工判断法人工判断法l包络线法包络线法l 3法法l统计回

10、归法统计回归法人人工工判判断断法法是是通通过过与与历历史史的的或或相相邻邻的的观观测测数数据据相相比比较较，或或通通过过所所测测数数据据的的物物理理意意义义判断数据的合理性。判断数据的合理性。人人工工判判断断的的另另一一方方法法是是作作图图法法，即即通通过过绘绘制制观观测测数数据据过过程程线线或或监监控控模模型型拟拟合合曲曲线线，以确定那些是可能的粗差点。以确定那些是可能的粗差点。大坝安全监控理论、方法与软件系统包络线法包络线法q利利用用统统计计分分析析或或结结构构分分析析，将将监监测测物物理理量量分分解解为为各各原原因因量量（水水压压、温温度度、时时效效）等等分分效效应应之之和和，用用实实测

11、测或或预预估估方方法法确确定定各各原原因因量量分分效效应应的的极极大大、极极小小值值，即即可可得得监监测测物物理理量量的的包络线：包络线：大坝安全监控理论、方法与软件系统3法法q连续三次观测的测值：连续三次观测的测值：q第第i次观测的跳动值：次观测的跳动值：q跳动值的均值、方差和相对跳动特征：跳动值的均值、方差和相对跳动特征：q判别准则：判别准则：qi3大坝安全监控理论、方法与软件系统六、监测物理量的计算六、监测物理量的计算A.物理量转换物理量转换 u电阻式电阻式u差动电阻式差动电阻式u差动电容式、差动电感式差动电容式、差动电感式u振弦式振弦式u需要进行初值校正和基点校正的测点需要进行初值校正

12、和基点校正的测点u混凝土应力计算混凝土应力计算B.基准值的确定基准值的确定 C.丢失初值的估算丢失初值的估算大坝安全监控理论、方法与软件系统正垂线正垂线大坝安全监控理论、方法与软件系统倒垂线倒垂线大坝安全监控理论、方法与软件系统引张线引张线大坝安全监控理论、方法与软件系统前方交会前方交会大坝安全监控理论、方法与软件系统三点式裂缝计三点式裂缝计大坝安全监控理论、方法与软件系统测斜仪测斜仪大坝安全监控理论、方法与软件系统静力水准静力水准大坝安全监控理论、方法与软件系统静力水准静力水准大坝安全监控理论、方法与软件系统量水堰量水堰u三角堰三角堰u梯形堰梯形堰u无侧向收缩矩形堰无侧向收缩矩形堰大坝安全监

13、控理论、方法与软件系统混凝土应力计算混凝土应力计算A.监测方法监测方法 u总变形总变形应变计应变计u非应力变形量非应力变形量无应力计无应力计u坝体应变总变形非应力变形量坝体应变总变形非应力变形量u坝体应力：应变换算成徐变应力坝体应力：应变换算成徐变应力B.计算方法计算方法u变变形形法法：直直接接利利用用徐徐变变试试验验求求得得的的变变形形资资料料进进行计算；行计算；u松松弛弛法法，首首先先利利用用徐徐变变资资料料算算出出松松弛弛系系数数进进行行计算。计算。大坝安全监控理论、方法与软件系统基准值的确定基准值的确定A.以以初初始始值值为为基基准准值值：如如建建筑筑物物水水平平位位移等移等B.取首次

14、测值为基准值取首次测值为基准值C.以以某某次次观观测测值值为为基基准准值值：如如差差阻阻式式钢钢筋计、应变计等筋计、应变计等大坝安全监控理论、方法与软件系统初值的估算初值的估算A.丢丢失失初初值值指指在在仪仪器器埋埋设设和和测测取取初初始始值值时时，已已发生相当大的变形、渗流或应力应变。发生相当大的变形、渗流或应力应变。B.初始值的估算应注意的问题是：初始值的估算应注意的问题是：u必须查明所丢失初值的各种相关情况；必须查明所丢失初值的各种相关情况；u正确理解不同结构物的性态机理。正确理解不同结构物的性态机理。C.初始值估算的方法初始值估算的方法u数值计算方法数值计算方法u工程类比法工程类比法u

15、试验方法试验方法大坝安全监控理论、方法与软件系统监测数据的补差和修匀监测数据的补差和修匀A.监测数据的补差监测数据的补差u全段拉格朗日一次插值法全段拉格朗日一次插值法 u全段拉格朗日二次插值法全段拉格朗日二次插值法 B.监测数据的修匀监测数据的修匀u三点移动平均法三点移动平均法u高斯平滑法高斯平滑法大坝安全监控理论、方法与软件系统A.监测数据的补插监测数据的补插全段拉格朗日一次插值法全段拉格朗日一次插值法 全段拉格朗日二次插值法全段拉格朗日二次插值法大坝安全监控理论、方法与软件系统B.监测数据的修匀监测数据的修匀三点移动平均法三点移动平均法中央点的修匀值中央点的修匀值起测点的修匀值起测点的修匀

16、值终测点的修匀值终测点的修匀值大坝安全监控理论、方法与软件系统B.监测数据的修匀监测数据的修匀高斯平滑法高斯平滑法大坝安全监控理论、方法与软件系统七、填表和绘图七、填表和绘图A.报表报表 u定期报表定期报表u不定期报表不定期报表B.绘图绘图 u过程线过程线u分布图分布图u相关图相关图监测仪器、测点情况表监测仪器、测点情况表监测作业情况表监测作业情况表监测数据报表监测数据报表大坝安全监控理论、方法与软件系统分布图分布图坝基剖面正应力分布坝基剖面正应力分布 不同日期的测斜孔曲线图不同日期的测斜孔曲线图大坝安全监控理论、方法与软件系统相关图相关图大坝安全监控理论、方法与软件系统八、监测资料的初步分析

17、八、监测资料的初步分析A.异异常常1：变变化化趋趋势势突突然然加加剧剧或或变变缓缓，或或发发生生逆逆转转，如如从从正正向向增增长长变变为为负负向向增增长长，而而从从已已知的原因量变化不能作出解释。知的原因量变化不能作出解释。大坝安全监控理论、方法与软件系统八、监测资料的初步分析八、监测资料的初步分析B.异常异常2：出现与已知原因量无关的变化速率。出现与已知原因量无关的变化速率。大坝安全监控理论、方法与软件系统八、监测资料的初步分析八、监测资料的初步分析C.异异常常3：出出现现超超过过历历史史极极值值（最最大大值值、最最小小值值）、设设计计计计算算值值、安安全全监监控控限限值值或或数数学学模模型

18、预报值。型预报值。大坝安全监控理论、方法与软件系统九、文字报告编写九、文字报告编写1工程概况工程概况 2测点情况测点情况 3数据整理数据整理 4测值变化规律与特征测值变化规律与特征 5简单的计算分析结果简单的计算分析结果 6发展趋势与预测发展趋势与预测 7比较和判别比较和判别 8评价与建议评价与建议 大坝安全监控理论、方法与软件系统十、成果的审核及审定编印十、成果的审核及审定编印A.资料相关监测资料的收集和分类汇总资料相关监测资料的收集和分类汇总 B.各类监测资料的检验和审查各类监测资料的检验和审查 C.资料的审定编印资料的审定编印 D.资料整编的要点资料整编的要点 大坝安全监控理论、方法与软

19、件系统相关监测资料的收集和分类汇总相关监测资料的收集和分类汇总u工工程程资资料料：勘勘测测、设设计计、科科研研、施施工工、竣竣工工、监监理理、验收、维护等方面的资料。验收、维护等方面的资料。u仪仪器器资资料料：仪仪器器结结构构、测测点点布布置置、仪仪器器埋埋设设的的原原始始记记录录和和考考证证资资料料，仪仪器器损损坏坏、维维修修和和改改装装情情况况，以以及及其其它与之相关的文字图表资料。它与之相关的文字图表资料。u监监测测资资料料：人人工工巡巡查查、监监测测原原始始记记录录、物物理理量量计计算算结结果果及及各各种种图图表表；与与监监测测和和测测点点有有关关的的地地质质、水水文文、气气象象以以及

20、及地地震震资资料料；不不同同时时期期对对监监测测资资料料分分析析预预测测的的结结果和结论。果和结论。u相相关关资资料料：文文件件和和批批文文、合合同同、总总结结、咨咨询询、事事故故和和处处理理、监监测测资资料料管管理理、仪仪器器设设备备管管理理等等方方面面的的文文字字及及图表资料。图表资料。大坝安全监控理论、方法与软件系统各类监测资料的检验和审查各类监测资料的检验和审查u审审核核资资料料的的完完整整性性：检检查查是是否否遗遗漏漏了了某某些些重重要要方方面面的的资资料料，资资料料中中是是否否已已经经有有遗遗失失和和损损坏坏等等，是是否否需需要要补充新的资料。补充新的资料。u审核资料的正确性和可靠

21、性：审核资料的正确性和可靠性：逻逻辑辑审审查查，即即根根据据知知识识、经经验验和和理理论论审审核核资资料料的的内内容容是是否否合合理理；是是否否符符合合实实际际情情况况；从从不不同同资资料料得得到到的的结结果果是是否否存存在在矛矛盾盾；所所使使用用的的公公式式和和理理论论是是否否正正确确、合合理理，出出现现在在不不同同资资料料中中的的同同一一数数据据是否一致等。是否一致等。技技术术审审核核，即即检检查查是是否否有有错错误误和和疏疏漏漏，例例如如审审核核图图表表和和文文字字中中所所引引用用数数据据（包包括括数数值值、正正负负、小小数数点点和和单单位位换换算算等等）；图图表表的的内内容容和和单单位

22、位，坐坐标标轴的单位和刻度。轴的单位和刻度。大坝安全监控理论、方法与软件系统资料的审定编印资料的审定编印u内容：内容：资料分类、编组和汇总，报告编写、编印。资料分类、编组和汇总，报告编写、编印。u注意事项：注意事项：u整整编编时时资资料料应应按按不不同同的的标标志志进进行行分分组组，以以便便保保存存、管管理理和和调调用用。按按资资料料的的性性质质可可分分为为：原原始始资资料料（未未经经加加工工并并将将保保持持不不变变的的资资料料）和和综综合合资资料料（经过加工的资料）。（经过加工的资料）。u整整编编报报告告应应着着重重于于对对工工程程状状况况整整体体性性的的把把握握。不不仅仅包包括括对对个个别

23、别仪仪器器和和分分散散的的数数据据进进行行分分析析，更更重重要要的的是是要要考考虑虑发发展展的的全全过过程程，以以及及在在此此过过程程中中诸诸多多因因素素的的影影响响，考考虑虑从从所所有有仪仪器器和和测测点点在在各各个个时时期期得得到到的的数数据据之之间间的的联联系系，以以及及从从资资料料中中综综合合反反映出来的本质特征。映出来的本质特征。大坝安全监控理论、方法与软件系统十一、监测资料整理的计算机化十一、监测资料整理的计算机化1计算机进行监测资料整理的基本要求计算机进行监测资料整理的基本要求2数据的组织管理及存档数据的组织管理及存档3报表、绘图以及文字报告的计算机实现报表、绘图以及文字报告的计

24、算机实现4实现计算机进行监测资料整理的方式实现计算机进行监测资料整理的方式大坝安全监控理论、方法与软件系统计算机进行监测资料整理的基本要求计算机进行监测资料整理的基本要求u具具有有监监测测资资料料数数据据库库的的建建库库、管管理理和和维维护护功功能能：包包括括各各种种资资料料的的录录入入、修修改改、删删除除，文文件件备备份及整理，检索查询，数据的内外交换等。份及整理，检索查询，数据的内外交换等。u具具有有全全套套监监测测资资料料整整理理作作业业功功能能：从从原原始始数数据据采采集集、物物理理量量计计算算、图图表表绘绘制制、数数据据处处理理、初步分析、异常值识别和文件编辑等。初步分析、异常值识别

25、和文件编辑等。u具有良好的人机界面、完善的联机帮助等。具有良好的人机界面、完善的联机帮助等。大坝安全监控理论、方法与软件系统观测资料的存档观测资料的存档存档永久保存的资料有：存档永久保存的资料有：u仪器资料。仪器资料。u观测原始记录。观测原始记录。u观测的月、季和年报表。观测的月、季和年报表。u计算机中不同时期观测数据的备份。计算机中不同时期观测数据的备份。大坝安全监控理论、方法与软件系统数据的组织和管理数据的组织和管理u原原始始数数据据与与物物理理量量数数据据（计计算算数数据据）的分离的分离 u数据表结构的统一数据表结构的统一 u分组存放数据分组存放数据 u建立临时数据表建立临时数据表 u建

26、立索引表建立索引表u严格数据表的管理严格数据表的管理大坝安全监控理论、方法与软件系统绘图功能的要求和注意事项绘图功能的要求和注意事项u常规绘图功能。常规绘图功能。u分段选择绘图数据。分段选择绘图数据。u曲线局部放大。曲线局部放大。u提供数据捕捉功能。提供数据捕捉功能。u多输出接口。多输出接口。u打印输出设置灵活。打印输出设置灵活。大坝安全监控理论、方法与软件系统报表和文字报告的计算机实现报表和文字报告的计算机实现u计算机生成报表计算机生成报表a.利用通用的制表程序实现。利用通用的制表程序实现。b.利利用用数数据据处处理理系系统统的的通通用用制制表表功功能能实现。实现。c.利利用用数数据据处处理

27、理系系统统的的专专用用制制表表功功能能实现。实现。u计算机生成文字报告计算机生成文字报告大坝安全监控理论、方法与软件系统计算机进行资料整理的实现计算机进行资料整理的实现u直接采用制表软件直接采用制表软件EXCELu购购置置或或开开发发监监测测资资料料整整理理数数据据库库软软件件系系统统a.系统是否经过鉴定，是否被实际使用过。系统是否经过鉴定，是否被实际使用过。b.通用性和适用范围，使用上的方便性。通用性和适用范围，使用上的方便性。c.开放性。开放性。d.是否提供详细的用户手册，理论文本。是否提供详细的用户手册，理论文本。专业知识专业知识原型监测资料分析原型监测资料分析l概述概述l大坝及坝基安全

28、监控模型体系大坝及坝基安全监控模型体系w常规函数关系模型常规函数关系模型w预测模型预测模型w新型模型新型模型l大坝及坝基的反分析理论和方法大坝及坝基的反分析理论和方法w反演分析反演分析w反馈分析反馈分析大坝安全监控理论、方法与软件系统1.1 资料分析的方法和技术路线资料分析的方法和技术路线A.技术路线：技术路线：B.方法：方法：u比较法比较法u统计分析法统计分析法u物理分析方法物理分析方法认识规律认识规律判断安全性查找问题查找问题预测变化预测变化大坝安全监控理论、方法与软件系统1.2 分析内容和步骤分析内容和步骤评估大坝的工作性态资料分析及结构性态分析：应用数学模型分析资料应用数学模型分析资料

29、分析巡视检查资料分析巡视检查资料分析坝体的整体性分析坝体的整体性判断防渗排水设施的效能判断防渗排水设施的效能 校核大坝稳定性校核大坝稳定性初分析：绘制曲线和图形绘制曲线和图形分析监测物理量的时空变化规律分析监测物理量的时空变化规律检验原始数据的可靠性检验原始数据的可靠性特征值统计和分析特征值统计和分析异常值判断异常值判断分析监测物理量变化规律的稳定性分析监测物理量变化规律的稳定性大坝安全监控理论、方法与软件系统2.大坝及坝基安全监控模型体系大坝及坝基安全监控模型体系大坝安全监控理论、方法与软件系统2.1 统计数学及统计模型统计数学及统计模型回归分析法变变形形监监测测量量的统计模型的统计模型应应

30、力力应应变变观观测测量量的的统统计计模型模型渗渗流流观观测测量量的统计模型的统计模型位移单测点统计模型位移单测点统计模型位移时空分布模型位移时空分布模型裂缝开合度统计模型裂缝开合度统计模型扬压力扬压力渗流量渗流量两岸地下水两岸地下水浸润线浸润线大坝安全监控理论、方法与软件系统回归分析法回归分析法u基本原理基本原理u估计回归系数的方法估计回归系数的方法a.多元回归多元回归b.逐步回归逐步回归c.差值回归差值回归d.加权回归加权回归e.正交回归正交回归大坝安全监控理论、方法与软件系统回归分析法多元回归回归分析法多元回归u样本：样本：u最小二乘法：最小二乘法：u基基本本思思想想：将将影影响响因因变变

31、量量的的所所有有自自变变量量纳纳入入回回归归方方程程中中，用用每每个个因因子子的的偏偏回回归归平平方方和和考考察察对因变量的影响。对因变量的影响。u存存在在的的问问题题：当当因因子子过过多多时时，往往往往使使法法方方程程的的回回归归系系数数的的矩矩阵阵出出现现病病态态，而而无无法法求求解解或或所所得回归方程的精度不高。得回归方程的精度不高。大坝安全监控理论、方法与软件系统回归分析法逐步回归分析法回归分析法逐步回归分析法u基基本本思思想想：对对因因变变量量作作用用显显著著的的因因子子开开始始，并从大到小依次逐步引入回归方程。并从大到小依次逐步引入回归方程。u基本步骤：基本步骤：o当当后后面面的的

32、因因子子引引入入使使前前面面已已引引入入回回归归方方程程中的因子不显著时，就将其剔除；中的因子不显著时，就将其剔除；o在在引引入入与与剔剔除除因因子子的的每每一一步步都都作作统统计计检检验验，使回归方程只含有显著因子。使回归方程只含有显著因子。u最佳回归方程：最佳回归方程：大坝安全监控理论、方法与软件系统回归分析法差值回归法回归分析法差值回归法u针对的问题：针对的问题：因子之间相关。因子之间相关。u基基本本原原理理：使使各各个个自自变变量量的的因因子子始始终终保保持持在在相对独立的前提条件下进行回归计算。相对独立的前提条件下进行回归计算。u基本步骤：基本步骤：o在在实实测测资资料料中中扣扣除除

33、相相同同水水位位（或或水水深深）的的水水压压（或或水水位位）分分量量，使使只只保保留留温温度度和和时时效影响的自变量，并作出回归分析。效影响的自变量，并作出回归分析。o建建立立剩剩余余位位移移与与水水压压（或或水水位位）相相关关的的回回归模型。归模型。o将两个回归模型相加，得到差值回归模型。将两个回归模型相加，得到差值回归模型。大坝安全监控理论、方法与软件系统回归分析法差值回归法回归分析法差值回归法大坝安全监控理论、方法与软件系统回归分析法其它方法回归分析法其它方法u加加权权回回归归法法：为为了了重重点点考考虑虑精精度度较较高高的的监监测测资资料料或或者者必必须须考考虑虑某某个个因因子子对对因

34、因变变量量的的作作用用时时，为为此此，在在回回归归分分析析时时对对这这些些资资料料或或因因子子赋赋以以较较大权，使所建回归模型中保留这些资料或因子。大权，使所建回归模型中保留这些资料或因子。u正正交交多多项项式式回回归归法法：法法方方程程组组易易于于病病态态。为为了了提提高高求求解解的的稳稳定定性性，采采用用正正交交法法和和镜镜像像映映射射法法，使使法法方方程程的的系系数数矩矩阵阵中中，仅仅保保留留主主对对角角线线的项，其他为零。的项，其他为零。大坝安全监控理论、方法与软件系统混凝土坝变形测点的统计模型混凝土坝变形测点的统计模型u变形测点或空间位移场的位移变形测点或空间位移场的位移大坝安全监控

35、理论、方法与软件系统混凝土坝变形测点的统计模型水压分量混凝土坝变形测点的统计模型水压分量坝型坝型库水压力库水压力坝基扬压力坝基扬压力坝身扬压力坝身扬压力重力坝重力坝拱坝拱坝不计或不计或不计或不计或大坝安全监控理论、方法与软件系统混凝土坝变形测点的统计模型温度分量混凝土坝变形测点的统计模型温度分量情况情况周期项周期项水温作为因子水温作为因子只有边界温度只有边界温度有混凝土温度有混凝土温度资料资料或或拱坝只有少数拱坝只有少数混凝土温度资混凝土温度资料料温度场：温度场：边界和初始条件为水气温，混凝土温度边界和初始条件为水气温，混凝土温度为约束条件。为约束条件。大坝安全监控理论、方法与软件系统混凝土坝

36、变形测点统计模型时效、裂缝分量混凝土坝变形测点统计模型时效、裂缝分量u时时效效分分量量指指数数函函数数、双双曲曲函函数数、多多项式、对数函数和线性函数等。项式、对数函数和线性函数等。u裂缝分量：裂缝分量：大坝安全监控理论、方法与软件系统混凝土坝变形测点的统计模型回归模型混凝土坝变形测点的统计模型回归模型u方法：方法：回归分析法。回归分析法。u回回归归模模型型：因因子子的的回回归归系系数数，因因子子之之间间的的简简单单相相关系数、复相关系数、标准差和显著性水平等。关系数、复相关系数、标准差和显著性水平等。u用途：用途：a.评价模型的可靠性；评价模型的可靠性；b.评价大坝及坝基的变形性态；评价大坝

37、及坝基的变形性态；c.监控大坝及坝基变形性态。监控大坝及坝基变形性态。u单点模型的不足：单点模型的不足：a.基本没有反映坝体和坝基的整体作用；基本没有反映坝体和坝基的整体作用；b.用用单单测测点点模模型型反反演演的的参参数数也也不不完完全全代代表表坝坝体体和和坝基的实际参数。坝基的实际参数。大坝安全监控理论、方法与软件系统2.2 确定性模型和混合模型确定性模型和混合模型出发点：q当监测资料不包括荷载发生的极值或监测资料较短时；q从力学概念上解析大坝及坝基的结构性态。基本原理：q主要分量由有限元分析；q计算各个分量时考虑极限荷载工况。确定性模型：q水压、温度用FEM计算；q时效分量用FEM计算或

38、用统计模型。混合模型：q水压用FEM计算；q其它分量用统计模型。3.大坝及坝基的反分析理论和方法大坝及坝基的反分析理论和方法大坝安全监控理论、方法与软件系统3.1 概述概述A.反反演演分分析析：依依据据监监测测资资料料正正分分析析的的成成果果，应应用用计计算算力力学学（结结构构和和渗渗流流FEM等等），反反求求计计算算参参数数、计计算算模模型及其计算成果等，以校准影响计算精度的主要因素。型及其计算成果等，以校准影响计算精度的主要因素。反演分析计算成果的计算成果的优化处理优化处理计算模型计算模型单元形态单元形态位移模式位移模式边界条件边界条件计算参数计算参数变形参数变形参数断裂参数断裂参数热力学

39、参数热力学参数渗流参数渗流参数大坝安全监控理论、方法与软件系统3.1 概述概述B.反反馈馈分分析析：融融合合正正分分析析与与反反演演分分析析的的成成果果，通通过过对对大大坝坝及及坝坝基基设设计计、施施工工和和运运行行中中遇遇到到的的问问题题进进行行计计算算力力学学和和理理论论分分析析，从从中中寻寻找找某某些些信信息息和和规规律律，及及时时反反馈馈到到设设计计、施施工工和和运运行行中中，从从而而优优化化设设计计、施施工工和和运运行。行。反馈分析施工期反馈分析施工期反馈分析运行期反馈分析运行期反馈分析温控措施温控措施地应力地应力纵横缝灌浆措施纵横缝灌浆措施荷载工况荷载工况实际安全度实际安全度耦合问

40、题耦合问题监控指标监控指标大坝安全监控理论、方法与软件系统3.2 大坝及坝基计算参数的反演分析大坝及坝基计算参数的反演分析v变形参数变形参数混混凝凝土土坝坝的的坝坝体体弹弹性性模模量量、坝坝基基和和库库盘盘基基岩岩的的变变形形模量模量，大坝及坝基的粘弹性参数；，大坝及坝基的粘弹性参数；土石坝的土石坝的DuncanChang模型的参数和徐变度。模型的参数和徐变度。v断裂参数断裂参数断裂韧度断裂韧度纵缝等价摩擦系数纵缝等价摩擦系数v热力学参数热力学参数导温系数、导热系数导温系数、导热系数线膨胀系数等线膨胀系数等v渗流参数渗流参数坝体混凝土的渗流扩散系数和湿胀应力坝体混凝土的渗流扩散系数和湿胀应力土

41、石坝防渗体的渗透系数土石坝防渗体的渗透系数大坝安全监控理论、方法与软件系统反演分析模型反演分析模型v核核心心思思想想：坝坝体体混混凝凝土土的的弹弹性性模模量量、坝坝基基和和库库盘盘岩岩体的变形模量仅与水压分量有关。体的变形模量仅与水压分量有关。v由变形测点建立的反演模型由变形测点建立的反演模型v由位移时空分布建立的反演模型由位移时空分布建立的反演模型大坝安全监控理论、方法与软件系统库盘基岩的模量反演库盘基岩的模量反演v库盘基岩的分区变形模量库盘基岩的分区变形模量利用库岸的沉陷监测资料。利用库岸的沉陷监测资料。用用大大范范围围有有限限元元模模型型计计算算不不同同水水位位时时在在沉沉陷陷测测点点的

42、的沉陷量。沉陷量。实测值与计算值进行最佳拟合。实测值与计算值进行最佳拟合。v库盘基岩的综合变形模量库盘基岩的综合变形模量坝基的倾斜监测资料；坝基的倾斜监测资料；基于分区变形模量的有限元计算值。基于分区变形模量的有限元计算值。大坝安全监控理论、方法与软件系统坝基基岩的变形模量反演坝基基岩的变形模量反演v用建基面高程附近测点的实测位移进行反演。用建基面高程附近测点的实测位移进行反演。用用近近坝坝区区有有限限元元模模型型计计算算不不同同水水位位时时，在在该点的位移：该点的位移：用用大大范范围围有有限限元元计计算算不不同同水水位位时时，在在该该点点由库盘变形引起的位移：由库盘变形引起的位移：由监控模型

43、分离出水压分量：由监控模型分离出水压分量：v反演模型：反演模型：大坝安全监控理论、方法与软件系统坝体混凝土的弹性模量反演坝体混凝土的弹性模量反演v由由测测点点监监控控模模型型或或位位移移时时空空分分布布模模型型中中分分离离的的水水压压分分量量中中扣扣除除由由于于基基岩岩和和库库盘盘变变形形引引起起的位移。的位移。v用用近近坝坝区区有有限限元元模模型型计计算算不不同同水水位位时时，在在该该点的位移。点的位移。v反演模型：反演模型：大坝安全监控理论、方法与软件系统反演应注意的几个关键问题反演应注意的几个关键问题v反反演演坝坝体体、坝坝基基、库库盘盘等等的的模模量量时时，必必须须只只包包括括相相应应

44、的的坝坝体体、坝坝基基和和库库盘盘变变形形引引起起的的位位移。移。v用高水位的实测位移资料反演。用高水位的实测位移资料反演。v当当位位移移监监测测资资料料建建立立的的监监控控模模型型中中的的因因子子之之间相关时，应特别处理。间相关时，应特别处理。v混混凝凝土土坝坝的的混混凝凝土土泊泊松松比比 对对位位移移影影响响小小，可可忽略不计。忽略不计。大坝安全监控理论、方法与软件系统3.3 大坝及坝基施工期反馈分析大坝及坝基施工期反馈分析v反馈分析内容反馈分析内容根根据据埋埋设设的的温温度度计计、应应力力应应变变计计和和测测缝缝计计等等实实测测资资料，反馈温控措施和浇筑方案等。料，反馈温控措施和浇筑方案

45、等。根据接缝灌浆资料，评价灌浆效应，反馈灌浆措施。根据接缝灌浆资料，评价灌浆效应，反馈灌浆措施。根根据据开开挖挖过过程程中中地地应应力力的的资资料料，反反馈馈基基础础开开挖挖和和加加固的方案。固的方案。v反馈方法反馈方法v收收集集工工程程设设计计和和施施工工的的有有关关资资料料以以及及以以上上监监测测资资料料，建立工程数据库。建立工程数据库。v建建立立分分析析温温度度、应应力力等等有有限限元元分分析析程程序序以以及及模模拟拟专专家分析等的方法库。家分析等的方法库。v根根据据以以上上资资料料和和方方法法，进进行行反反分分析析，以以检检验验和和优优化化设计和施工。设计和施工。大坝安全监控理论、方法

46、与软件系统3.4 混凝土坝变形监控指标拟定的理论和方法混凝土坝变形监控指标拟定的理论和方法v混凝土坝的变形过程及转异特征混凝土坝的变形过程及转异特征线弹性或准线弹性或粘弹性工作阶段线弹性或准线弹性或粘弹性工作阶段屈服阶段屈服阶段丧失承载能力或破坏阶段丧失承载能力或破坏阶段大坝安全监控理论、方法与软件系统混凝土坝变形监控指标拟定的理论和方法混凝土坝变形监控指标拟定的理论和方法v线弹性或准线弹性或粘弹性工作阶段线弹性或准线弹性或粘弹性工作阶段重重力力坝坝坝坝体体应应力力未未超超过过比比例例极极限限强强度度，坝坝踵踵区区处处于受压状态；于受压状态；拱坝允许在某些部位出现拉应力。拱坝允许在某些部位出现

47、拉应力。v屈服阶段屈服阶段重力坝下游区压应力增大，部分出现压剪屈服；重力坝下游区压应力增大，部分出现压剪屈服；拱拱坝坝拉拉应应力力区区或或裂裂缝缝区区扩扩大大，拉拉应应力力区区达达到到压压剪剪屈服。屈服。v丧失承载能力或破坏阶段丧失承载能力或破坏阶段重重力力坝坝坝坝踵踵出出现现开开裂裂，受受压压区区超超过过压压剪剪屈屈服服阶阶段段，大坝变形急剧增加，大坝丧失承载能力；大坝变形急剧增加，大坝丧失承载能力；拱拱坝坝开开裂裂区区、压压剪剪屈屈服服区区等等急急剧剧扩扩大大，大大坝坝呈呈大大变形状态，直至破坏而丧失承载能力。变形状态，直至破坏而丧失承载能力。大坝安全监控理论、方法与软件系统混凝土坝变形监

48、控指标拟定的理论和方法混凝土坝变形监控指标拟定的理论和方法v三级监控指标的准则三级监控指标的准则一级监控指标一级监控指标二级监控指标二级监控指标三级监控指标三级监控指标大坝安全监控理论、方法与软件系统混凝土坝变形监控指标拟定的理论和方法混凝土坝变形监控指标拟定的理论和方法v拟定变形监控指标的方法拟定变形监控指标的方法数理统计法数理统计法o监控模型法监控模型法o典型监测效应量的小概率法典型监测效应量的小概率法结构分析法结构分析法I.一级用线弹性或粘弹性模型一级用线弹性或粘弹性模型II.二级用弹塑性或粘弹塑性模型二级用弹塑性或粘弹塑性模型III.三级用大变形的弹塑性或粘弹塑性模型三级用大变形的弹塑

49、性或粘弹塑性模型大坝安全监控理论、方法与软件系统典型监测效应量的小概率法典型监测效应量的小概率法v选选择择典典型型样样本本：在在实实测测资资料料中中选选择择对对强强度度、裂裂缝缝和和稳稳定定的的不不利利荷荷载载组组合合工工况况的的监监测测效效应应量量或或者者监监控控模型中的荷载分量。模型中的荷载分量。v统统计计检检验验：对对该该样样本本用用A-D法法或或K-S法法进进行行统统计计检检验，求出概率密度函数和分布函数及其统计特性。验，求出概率密度函数和分布函数及其统计特性。v求求变变形形监监控控指指标标：在在确确定定失失事事概概率率后后，由由分分布布函函数求得变形监控指标。数求得变形监控指标。大坝安全监控理论、方法与软件系统结构分析法结构分析法v一一级级用用线线弹弹性性或或粘弹性模型粘弹性模型v二二级级用用弹弹塑塑性性或或粘弹塑性模型粘弹塑性模型v三三级级用用大大变变形形的的弹弹塑塑性性或或粘粘弹弹塑塑性模型性模型q计算方法计算方法q本构模型本构模型q计算工况计算工况谢谢！谢谢！