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基于实时监控的高堆石坝施工进度影响因素研究_钟登华

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Study on influencing factors of construction progress of high rock-fill dam based on real-time monitoring
ZHONG Denghua, CHANG Jun, REN Bingyu, LIU Ning (State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety, Tianjin University, Tianjin 300072) Abstract： Construction progress of high rock-fill dam is complicated and can be affected by many factors, which leads to difficulties in real-time monitoring. This paper describes a real-time analysis method based on real-time monitoring to examine the influencing factors of construction progress of high rock-fill dam. In this method, the important engineering information and construction parameters are real-timely obtained and the inherent laws are analyzed using a GPS-based real-time monitoring system. These parameters are compared with those calculated by system simulations of the same construction progress, and a multiple linear regression model is developed for analysis of the correlations of the influencing factors with the rate of construction process. Application to a case study of real project shows that the method provides a useful tool and a basis for real-time control of construction progress of high rock-fill dams. Key words：hydraulic engineering construction; construction progress; real-time monitoring; high rock-fill dam; regression analysis
3
3.1
实时监控信息的分析和选取
实时监控系统原理 高堆石坝施工过程实时监控系统是利用 GPS、GIS、GPRS(General Packet Radio Service)、PDA(Personal
T (i ) f [O(i ), C (i ), R (i )]
图 1 高堆石坝施工进度影响因素关系图 Fig. 1 Relation graph of influencing factors of high rock-fill dam construction progress
立高堆石坝施工进度实时控制的随机动态数学模型： (1)
QU [ ] QUC [ ]
(2)
式中： QU[ ]为碾压质量检测结果数据集； QUc[ ]为碾压质量控制标准集。
2
仿真参数的分析和选取
高堆石坝施工系统仿真是将排队理论和计算机仿真技术应用到网络计划技术中，通过计算机对工程对
象的循环过程和随机时间的仿真，可以计算出在不同的资源水平和施工组织状态下的工期、费用以及循环 时间、闲置时间、生产率和资源利用率等指标，并找出有关的拥塞点；通过灵敏度分析可以找出最佳的机 械设备配套组合及理想的工期成本最优方案。 现有的高堆石坝施工仿真成果是将堆石坝施工过程分为上坝运输子系统和坝面填筑子系统，采用最小 步长法，将运输汽车和坝体各区的填筑层作为实体来推进仿真时钟的运行。在整个仿真过程中包含众多的 仿真参数，包括：装载机生产率，装载机利用率，装载机前排队队长概率，卸料点利用率，卸料点前排队 队长概率，运输车生产率，运输车利用率，岔口处排队队长概率，填筑工作段数目以及碾压机利用率等等。 针对高堆石坝施工特点以及仿真时钟推进规律的综合分析，分别选取某工期最优方案中的运输车利用率 Pc 和碾压机利用率 Pr 作为代表上坝运输子系统和坝面填筑子系统的关键参数，这两个参数在实际施工过程中 是否达到最优将直接影响其所代表子系统的施工进度，进而影响高堆石坝整体的施工进度。
0
引言
高堆石坝施工是一个非常复杂且重要的过程，突出特点是工程规模大、工程量大、建设周期长、施工
强度高、施工布置场地复杂，施工进度受坝体结构、施工工艺、机械设备配置与上坝强度以及自然环境等 诸多因素的影响，因此，给高堆石坝施工进度的准确控制带来了很大的困难。高堆石坝施工过程具有较强 的随机性和不可预知性，当前针对于堆石坝施工进度控制的研究主要集中在工程设计阶段，而对施工现场 过程的研究较少 [1]。由于高堆石坝施工进度受到多种施工条件和外界因素的影响，在设计时无法完全估计 施工过程中可能出现的各种情况，因而不可避免地会出现在实际施工中的工程进度与原计划存在偏差。为 了更好地服务于大坝施工建设，高堆石坝施工进度影响因素实时分析，并为进度实时控制提供依据的研究
收稿日期： 2012-08-21 基 金 项 目 ： 国 家 自 然 科 学 基 金 创 新 研 究 群 体 科 学 基 金 (51021004); 天 津 市 自 然 科 学 基 金 (12JCZDJC29200); “ 十 二 五 ” 国 家 科 技 支 撑 计 划 (2011BAB10B06) 作者简介：钟登华（ 1963-） ，男，中国工程院院士，教授 . E-mail: dzhong@
第3期
钟登华等：基于实时监控的高堆石坝施工进度影响因素研究
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上坝运输过程对分区 i 的进度影响，其中 Cn(i)为运输车数量， Cc(i)为上坝道路的数量和条件， Cl(i)为运输 车装料时长， Ct(i)为运输车运料时长， Cu(i)为运输车卸料时长； R(i)=[Rn(i), Rp(i), Rm(i), Rw(i), Rq(i)]为坝面 填筑过程对分区 i 的进度影响，其中 Rn(i)为碾压机械数量，Rp(i)为碾压仓面规划，Rm(i)为堆石料铺平时长， Rw(i)为碾压机工作时长， Rq(i)为质量检测时长。 s.t.
240
水力发电学报
2014 年
就显得尤为重要。 近年来，国内外学者在工程进度控制方面的研究主要是以网络计划技术为核心，如 Abeyasinghe M C L 等提出的在资源供应有限的情况下寻求工期最短的问题； Padilla E M[3]等提出的在一定范围内增加资源 用以缩短工期的问题； Pillai A S 和 Tiwari A K[4]对传统 CPM、 PERT 等网络计划进行了改进与发展，从网 络计划参数与时差角度进行进度控制研究； Danny J J[5]等从施工过程的不确定性角度出发，从工程进度的 风险方面来探寻进度控制的方法。随着堆石坝施工仿真技术的日益完善，其在堆石坝施工进度控制方面发 挥的作用也不容忽视，其中天津大学的钟登华等 [6]基于数字监控技术，依据施工实时监控信息和实际施工 环境信息，通过数理统计法获取高精度仿真参数，较真实地模拟系统的影响因素，将上坝运输过程和坝面 填筑过程加以融合，基于当前施工进程可预测未来施工场内的交通状态，使用三维可视化的形式输出堆石 坝施工全过程，为施工场内交通运输动态分析提供方便。 以上的研究对于制定合理可行的进度计划能发挥很大的作用，但是由于高堆石坝实际施工过程的复杂 性，一旦各项工作没有按照原计划进行，很难实时地分析施工进度出现偏差的原因，以至于无法达到预期 的进度控制效果。然而利用实时施工信息进行分析，并提出相应的进度控制方案，能够较好地解决这个问 题。目前，GPS(Global Positioning System)技术已应用到堆石坝施工过程实时监控系统中 [7]；并且，多元线 性回归方法在工程施工中的运用也较为成熟 [8]。因此，本文基于实时监控系统，实时地获取高精度的工程 重要施工参数信息，并与现有仿真成果 [9]中相应的最优参数进行比对，建立多元线性回归模型进行回归分 析，基于分析结果提供控制工程进度的建议，为高堆石坝施工进度计划与实际实施紧密结合提供了新的分 析方法和科学依据。
式中： i 为坝体分区编号； T(i)为分区 i 的施工工期； O(i)=[Or(i), Oe(i), Om(i)]为外部因素对分区 i 的进度影 响，其中 Or(i)为降雨因素， Oe(i)为突发事件因素， Om(i)为资金因素； C(i)=[Cn(i), Cc(i), Cl(i), Ct(i), Cu(i)]为
摘 要 ：高堆石坝施工过程复杂，其施工进度受到诸多因素的影响，难以进行实时控制。本文在对高堆石坝施工 进度影响因素全面分析的基础上，提出了基于实时监控的高堆石坝施工进度影响因素实时分析方法。通过运用基 于 GPS 技术的实时监控系统，实时地提取重要的工程信息以及施工参数，并分析其内在规律，将其结果与堆石坝 施工系统仿真中的相应参数进行比对，建立多元线性回归模型分析各影响因素与施工进度的相关性，并通过工程 实例证明该方法为堆石坝施工进度的实时控制提供了分析手段和科学的决策依据。 关键词 ： 水利工程施工；施工进度；实时监控；高堆石坝；回归分析 中图分类号 ： TV52 文献标识码 ： A
[2]
1 施工进度影响因素分析

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混凝土面板堆石坝填筑强度浅析

混凝土面板堆石坝填筑强度浅析

混凝土面板堆石坝填筑强度浅析发布时间：2022-01-10T05:55:19.849Z 来源：《科技新时代》2021年11期作者：钟建军1 曾丽2[导读] 本文就制约填筑高峰强度的三个环节进行分析，通过分析，拟找到提高填筑强度的途径，并做到施工资源的优化配置。

为施工总承包提供一些施工经验数据；作为施工监理时，提供审查大坝填筑施工组织设计的基本思路和强度核算方法。

本文结合锅浪跷水电站混凝土面板堆石坝工程进行闸述。

四川二滩国际工程咨询有限责任公司四川成都市温江区 611130摘要：本文就制约填筑高峰强度的三个环节进行分析，通过分析，拟找到提高填筑强度的途径，并做到施工资源的优化配置。

为施工总承包提供一些施工经验数据；作为施工监理时，提供审查大坝填筑施工组织设计的基本思路和强度核算方法。

本文结合锅浪跷水电站混凝土面板堆石坝工程进行闸述。

关键词：混凝土面板；堆石坝；填筑强度；分析1前言混凝土面板堆石坝填筑强度分析是项目管理的重点内容，涉及施工布置、施工组织、施工计划、土石平衡的系统工程，也是时间空间多维度重叠交叉的动态工程，在施工之前需要统筹考虑、周密分析。

在混凝土面板堆石坝施工组织设计中，受度汛、下闸蓄水等时间节点要求，对堆石坝填筑强度特别是高峰强度提出硬性指标，下面就结合锅浪跷水电站混凝土面板堆石坝结构实际情况就其填筑强度进行重点分析。

2影响混凝土面板堆石坝高峰填筑强度的三个环节锅浪跷水电站混凝土面板堆石坝结构从上游到下游，分为盖重区、铺盖区、面板、垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区、下游护坡。

根据施工组织，垫层区上游坡面采用混凝土挤压墙工艺、垫层料采用砂石加工系统掺配、主次堆石区料场开采运输上坝。

通过招标文件开工时间、下闸蓄水时间推算，及施工组织，确定了大坝填筑高峰强度为50万m3压实方/月。

本文从影响大坝填筑强度的三个环节进行分析，为达到该填筑高峰强度，料场开采、道路运输、坝面受料填筑分别应达到怎么的条件，如何做到资源优化配置。

基于ABAQUS有限元分析的钢筋混凝土柱扭转性能研究

基于ABAQUS有限元分析的钢筋混凝土柱扭转性能研究

随着我国高楼大厦、大跨度建筑物的不断发展，钢筋混凝土（SRC ）柱结构因其优异的整体抗震性能而被广泛采用。

与此同时，由于建筑物形式及功能需求的不断变化，使得建筑物中存在着大量的复杂、不规则的构造。

尤其是非规则构件，在地震作用下，往往会受到压、弯、剪、扭等多因素的共同作用[1,2]。

在钢筋混凝土产生扭应力的情况下，RC 柱子的承载力比常规的压、弯、剪荷载下RC 柱子要低[3]。

杨志勇[4]曾对23个配有不同配筋的矩形、T 型钢筋混凝土构件进行了抗扭试验。

研究发现，随着钢骨比的增大，RC 柱的延性及抗扭承载力都得到了明显的改善。

关于斜交角钢混凝土柱的裂缝力矩及极限力矩，吴绍炜[5]给出了相应的计算公式。

此外，已有学者对RC 柱的受力性能进行了研究，并对RC 柱的抗震性能进行了分析[6]，在此基础上，建立了弯扭耦合作用下的简化计算公式。

孙美娟[7]利用ABAQUS 软件，对钢矩形箱梁受弯、扭转共同作用下的极限承载力进行了研究。

虽然已有许多学者对其进行了大量的研究，但是对于其在扭转作用下的受力特性却鲜有研究。

同时，考虑到与实验研究相关的高成本和长时间，数值模拟是一种可取的方法[8,9]。

因此，本文通过数值模拟全面研究轴压比、扭弯比、混凝土强度、纵向配筋率对钢筋混凝土柱的组合扭转行为的影响。

1数值模拟模型的构建利用ABAQUS 程序，进一步计算RC 构件的扭转性能，在已有的关于RC 构件的试验基础上，建立了ABAQUS 有限元计算模型，并提出了基于C3D8R 的柱子、钢梁等构件的计算方法。

本文提出了一种基于等向弹性破坏、等向拉、压力、等向弹性破坏的本构方程。

假定在受压损伤后，钢筋混凝土再发生软化，因此设定钢筋混凝土柱用网宽40mm ，钢筋混凝土梁用网宽30mm 。

在节点中心处，网格得到进一步加密。

试验结果表明，该模型的试验结果与试验结果基本一致；仿真结果表明，各部位的尺度均与试验结果相符。

同时，也将钢筋及混凝土三者间的滑移量进行了计算。

水工结构变形预测模型构建与解释

水工结构变形预测模型构建与解释

第 2 期水　利　水　运　工　程　学　报No. 2 2024 年 4 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Apr. 2024 DOI:10.12170/20230418001胡江，苏荟. 水工结构变形预测模型构建与解释[J]. 水利水运工程学报，2024（2）：125-134. （HU Jiang, SU Hui. Forecasting and analysis of deformation in hydraulic structures[J]. Hydro-Science and Engineering, 2024（2）: 125-134. （in Chinese））水工结构变形预测模型构建与解释胡江1, 2，苏荟1, 3(1. 南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室, 江苏南京210029； 2. 水利部大坝安全管理中心, 江苏南京210029； 3. 河海大学水利水电学院, 江苏南京210098)摘要: 现有基于机器学习算法的水工结构安全监控模型结果的可解释性较差。

为提高安全监控模型的可解释性，发展一种基于集成学习算法的水工结构变形预测模型构建与解释方法。

简述改进统计模型及随机森林（RF）、极端梯度提升树（XGBoost）两种常用的集成学习算法，引入沙普利值可加性解释（SHAP）方法实现集成学习算法模型结果的可解释性，阐述SHAP方法的原理和推导过程。

以某运行初期特高拱坝变形数据为例验证方法的有效性和实用性。

结果表明，XGBoost模型具有较高的预测精度，预测集决定系数大于0.982，改进统计模型精度次之，RF模型精度相对较低；SHAP方法可以分离不同自变量对效应量的影响大小，并能给出全局和局部的影响机制，实现模型拟合和预测结果的可解释性。

提出的方法综合了“机理驱动”和“数据驱动”模型的优势，可为水工结构运行管理提供决策参考。

关　键　词：水工结构；变形；安全监控；机器学习；集成学习算法；可解释性中图分类号：TV642 文献标志码：A 文章编号：1009-640X(2024)02-0125-10变形和渗流等效应量变化规律是水工结构安全性态的直观反映，其安全监控是保障重大水工结构安全运行的重要手段。

山丘区两库三站灌溉系统优化调度方法研究

山丘区两库三站灌溉系统优化调度方法研究

2023年6月灌溉排水学报第42卷第6期Jun. 2023 Journal of Irrigation and Drainage No.6 Vol.42文章编号：1672 - 3317（2023）06 - 0135 - 10山丘区两库三站灌溉系统优化调度方法研究罗启华1，蒋晓红1，陈于2，程吉林1（1.扬州大学水利科学与工程学院，江苏扬州 225009；2.江苏省农村水利科技发展中心，南京 210029）摘要：【目的】研究山丘区“两库三站”灌溉系统优化调度方法。

【方法】针对山丘区干旱年份2座水库、3座补库泵站联合调度的问题，构建“两库三站”灌溉系统优化调度模型，以各灌区各时段灌溉缺水量平方和最小为目标函数，以系统年可供水量、补库泵站年可供水量、补库泵站提水能力、水库优化调度准则等为约束条件。

采用基于试验选优的大系统优化方法求解优化调度方案。

【结果】以干旱年份江苏省南京市六合区山湖水库和泥桥水库联合优化调度为例，与优选参数的常规调度方案相比，泥桥灌区灌溉缺水量由35万m3减少到0，山湖水库弃水量由45万m3减少到0，引提河道水量由403万m3增加到435万m3，山湖水库、泥桥水库的最后一时段末蓄水量由819万、145万m3增加到初始蓄水量847万、159万m3。

【结论】采用基于试验选优的大系统优化方法求解优化调度方案，能有效减少水库弃水量，增加灌溉供水量，也能充分发挥补库泵站提水能力，减少补库泵站提水次数，此外，还可以实现对水库最后一时段末蓄水量特定取值的要求。

关键词：水库；泵站；联合优化调度；试验选优；大系统优化中图分类号：TV697.12；S274.2 文献标志码：A doi：10.13522/ki.ggps.2022463 OSID：罗启华, 蒋晓红, 陈于, 等. 山丘区两库三站灌溉系统优化调度方法研究[J]. 灌溉排水学报, 2023, 42(6): 135-144.LUO Qihua, JIANG Xiaohong, CHEN Yu, et al. Optimization Scheduling Method for Irrigation Systems with Two Reservoirs and Three Pumping Stations in Hilly Areas[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2023, 42(6): 135-144.0 引言【研究意义】水资源短缺和时空分布不均问题已经成为限制我国地区经济社会可持续发展的主要因素之一[1-2]。