基于改进遗传算法的混凝土面板堆石坝优化设计-研究

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1、独’创性I：声明秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：’本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果审．尽我所知，’除特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所研究的工作和成果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。，4本论文及其相关资料若有不实之处÷由本人承担一切相关责任论支拓者签名zi蠢星】二，』蠢幸．’，o月j．’l函学位论文使用授权声明本人．∑叠轴：』在导师的指导下创作完成毕业论文。。本人已通过论文的答辩√并已经在西安理工大学申请博士／．硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意●授权西安理

2、工大学拥有学位论文的部分使用权，‘即：，1)已获学位的研究生按学校规定提交印刷版和电子版学位论文，。学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；2)为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。4本人学位论文全部或部分内容的公布(包括刊登)授权西安理工大学研究生部办理。(保密的学位论文在解密后，．适用本授权说明)论文作者签磊：’j雌．：导师签名；。啦姚o!知。2等，；月16El1绪论1．1混凝土面板堆石坝的发展现状及发展趋势混凝土

3、面板堆石坝是以堆石为受力主体，上游混凝土面板为防渗主体的一种堆石坝，常简称为“面板堆石坝”或“面板坝一。现代混凝土面板堆石坝具有断面小、安全性能好、对地基要求低、可简化导流、施工方便、工期短、受气候影响较小、造价低等诸多优点。日益受到坝工界的重视，并成为有较强竞争力的坝型。混凝土面板堆石坝的发展大致经历了三个阶段：①早期(1870～1940年)抛填堆石阶段；②过渡期(1940"～1970年)由抛填堆石向碾压堆石发展；③现代阶段(1970年后)以薄层碾压堆石为主要特征，同时在坝体结构及施工技术上有很大的改进，并向高坝发展[I--21。堆石坝是在1870～1900年间于美国加利福尼

4、亚发展起来的。在加利福尼亚塞拉山的淘金矿山上需要蓄水以备淘金使用，而当地适合于筑坝的材料是岩石和树木，从而促使抛填堆石坝的兴起。塞拉山上第一座坝为木面板抛填堆石坝，后来逐渐过渡到采用混凝土作防渗面板，并于1895年在加利福尼亚修建了第一座采用混凝土面板的堆石坝n’，到1900年后，混凝土面板坝基本上成为一种典型的堆石坝。因当时堆石的施工方法均采用抛石填筑，辅以高压水枪充实的简单压实工艺，堆石体的密实度很差，变形模量较低，因而沉降量和水平位移均较大。施工期坝体沉降量一般为坝高的5％，竣工后在水荷载作用下的沉降量可达坝高的l～2％。如美国SaltSpring坝坝高100m，是当时世

5、界上最高的堆石坝，蓄水后面板即发生严重开裂和渗漏，致使该工程多年来不能正常运行。二十世纪40年代，随着筑坝高度的增加，刚性混凝土面板不能适应抛填堆石体的大变形而开裂，导致较大渗漏量的问题日益严重，因此，混凝土面板堆石坝未能推广普及。设计者把研究和实践的重点转移到以土料作防渗体的堆石坝上来。土料具有很好的柔性，能适应堆石的变形。随着土力学理论、心墙施工及地基处理技术的发展，使抛填堆石的土心墙坝和土斜墙坝获得发展并逐渐代替了抛填的混凝土面板堆石坝，土质防渗体在堆石坝中的应用，使土坝施工中的薄层碾压技术逐步应用到堆石坝施工中。如1958年建成的Quoich坝，采用振动碾振动压实的方式

6、填筑，其后观测到的施工期最大沉降仅1．9cm，表现出良好的性态。进入二十世纪60年代，随着大型土石方施工机械，尤其是大型振动碾的出现，面板堆石坝出现了转机。1960年著名土力学家太沙基提出采用碾压堆石修筑面板坝的构想。他认为，碾压堆石变形很小，可以改善面板堆石坝混凝土面板的工作状况，因而可以建更高的面板坝，堆石体也可以使用较软弱的岩石。从此，面板堆石坝堆石体的填筑施工，均采用薄层碾压的施工方法，至1965年，基本完成了由抛填堆石向碾压堆石的过渡[4-51。由于具有如上所述的技术和经济上的优越性，在此后的数十年里，混凝土面板堆石坝在全世界范围内得到了广泛的应用，相应的设计理论和施

7、工技术也得到了不断的发展和完善。我国面板坝的建设起步较晚。1985年，我国开始建设现代碾压式混凝土面板堆石姗【¨。西安理工大学硕士学位论文最早开工建设的是西北口水库大坝，坝高95m。最早建成的是关门山水库大坝，高58．5m，1988年建成运行情况良好。到1992年底，已建成18座，坝高在50m以上的lO座。其中，浙江成屏一级电站面板坝坝高74．6m，于1989年建成，目前运行情况良好。1992年底正在旆工的有19座。其中坝高50m以上的有14座。据不完全统计，2004年底我国已建成和在建的混