心墙堆石坝施工智能监控理论与应用研究

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1、心墙堆石坝施工智能监控理论与应用研究TheoryandApplicationofIntelligentMonitoringforCoreRockfillDam一级学科：水利工程学科专业：水工结构工程作者姓名：杜荣祥导师姓名：钟登华教授天津大学建筑工程学院二零一七年五月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工

2、作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日我是爱天大的！！学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要随着中国水电事业的不断

3、发展和技术的不断成熟，越来越多的大型水电工程得以发展和建设。心墙堆石坝由于具有较强的经济性、安全性和较为成熟的设计、施工经验，使得其可以从众多坝型中脱颖而出，并开始向300米级高度进行发展。尽管如此，心墙堆石坝施工过程仍是一个十分复杂的系统工程，施工强度大、施工工期紧、施工工艺复杂，施工过程控制要求严格，这给心墙堆石坝施工过程的控制带来了很大的挑战。首先，当前有关心墙堆石坝施工控制的研究，主要集中于对施工参数的采集和分析，缺乏对施工过程的智能优化、决策和反馈，从而未能实现施工过程的高效控制。再者，当前研究仅局

4、限于个别施工环节或施工参数的分析，缺乏对心墙堆石坝施工从方案规划到方案各执行环节，整体施工流程的智能控制研究。因此，如何实现施工过程的智能优化、决策和反馈，如何在控制过程中对施工方案进行合理规划，如何在施工过程中对多个施工环节实现全面的智能控制是心墙堆石坝施工控制领域的重要研究课题。本文针对上述问题进行了深入的研究，并取得如下创新性研究成果。（1）针对当前心墙堆石坝施工无法得到及时、准确、有效控制的现状，提出了心墙堆石坝施工智能监控理论，通过对施工信息的感知、分析、优化、决策和反馈，实现心墙堆石坝施工过程的智

5、能控制。现有的心墙堆石坝施工控制依赖人工进行决策反馈，控制过程存在不确定性和主客观因素的干扰，无法实现施工过程的及时、准确、有效控制。因此，为了提高心墙堆石坝施工控制的及时性、准确性和有效性，本文提出了心墙堆石坝施工智能监控理论，从而实现心墙堆石坝施工方案优化决策、坝料运输智能调度控制和坝面填筑智能压实控制。首先，对心墙堆石坝施工过程进行了描述，分析了心墙堆石坝施工控制的目标、流程、影响因素和施工控制的特点；其次，总结分析了心墙堆石坝施工控制的发展历程，并提出了心墙堆石坝施工智能监控理论；随后，针对心墙堆石坝

6、施工智能监控理论提出了心墙堆石坝施工方案优化决策方法，心墙堆石坝施工智能调度控制方法和心墙堆石坝施工智能压实控制方法，并建立了心墙堆石坝施工智能监控理论框架，分析了智能监控理论的从信息感知、分析、优化、决策到执行的控制流程。最后，提出了心墙堆石坝施工智能监控数学模型，描述了心墙堆石坝施工智能监控理论的控制目标以及影响因素。（2）针对当前心墙堆石坝方案优化研究中未能实现以仓面多施工方案分析为基础的多方案优化以及未能在仓面施工过程中对仓面施工方案进行动态优化I万方数据调整的现状，提出了心墙堆石坝施工方案优化决策方

7、法，实现施工方案的优化决策。现有的心墙堆石坝施工方案优化研究缺乏以仓面多施工方案分析为基础的心墙堆石坝施工方案整体优化及施工过程中施工方案动态优化的研究。因此，为了提高心墙堆石坝施工控制效果，结合心墙堆石坝施工智能监控理论，本文提出了心墙堆石坝施工方案优化决策方法。首先，对心墙堆石坝施工方案优化决策方法进行了描述，分析了该方法的优化目标、优化内容和优化流程；其次，建立了心墙堆石坝施工方案优化决策数学模型，定义了目标函数、约束条件和状态转移方程；再次，对心墙堆石坝分期分区施工方案仿真优化方法进行了分析，具体包括

8、仓面施工方案规划方法、仓面精细化仿真方法、仿真参数抽样方法和施工方案优化方法；随后，面向施工过程对心墙堆石坝仓面施工方案动态仿真优化方法进行了分析，其中包括对仓面施工方案执行偏差分析方法、施工参数更新方法；最后，以中国西南某在建心墙堆石坝为例，对心墙堆石坝施工方案优化决策方法进行了应用分析。结果表明，心墙堆石坝施工方案优化决策方法能够对施工过程进行准确的分析和反映，且在该方法的参与下，实现了仓面施工