分析水利水电工程灌浆施工控制过程研究

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时间:2019-03-14

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1、水利水电工程灌浆施工控制过程研究林木祖l3【设计与施工】水利水电工程灌浆施工控制过程研究林木祖(福建省漳浦县眉力水库管理处,福建漳浦363200)(摘要]灌浆施工是一个复杂的系统工程,影响其施工质量的因素有很多。文章介绍了灌浆质量与系统控制、工程费用与系统控制、环境效应与系统控制等理论。[关键词]水利水电工程;施工控制;质量控制;工程费用控制;环境效应控制;灌浆中图分类号:Tv523文章标识码:B文章编号:1009-0088(2010)05-0013一O2U;一系统输入向量(非调控的)U的子向量;O概述M;一决策变量m的子向量;—般的水利水电工程灌浆施工控制理论往往存在下列问题:8.i

2、一模型参数向量a的子向量。(1)传统的控制模型或方法舍弃了许多系统因子,而且在(3)在全系统运行最优化分析的基础上进行工程分析。它包括以下两个方面:①将由最优化分析获得的施工控制策略和大多数情况下只从子结构的范畴考虑问题,因此,它无法协调决策变量用工程的观点检查分析,以验证其技术的可能性。②控制(计算)精度与系统复杂程序之间的矛盾。(2)工程实践中要求施工控制理论和方法尽可能简单实考虑在系统运行一段时间后,即在灌浆过程中,系统状态将发用,这是由于施工条件的局限性(工期短、现场人员理论水平不生变化,从而系统的输出亦将改变。为此,将新的状态变量输高以及造价限制等)所造成的。另一方面,控制技

3、术或理论的入灌浆控制数学模型进行反馈分析和灵敏度分析,以判别系统复杂性并不等于精确性。的稳定性。(3)由于灌浆系统的结构存在不确定性,导致系统分析成2灌浆质量子系统控制果可能失真。灌浆质量子系统主要包括灌人能力、可塑性以及强度特性因此,要完善灌浆的施工控制,必须做好基础理论工作,建等。其控制目标因水利枢纽工程性质与设计施工要求而变。立合理的施工控制概念结构。其控制方法为:根据预定的控制目标进行浆材选择,并参照下l施工控制概念结构述的10个灌浆定理预测和协调地质条件、浆材性质及施工技(1)将灌浆工程看成包含几个子结构的复杂系统,灌浆施术工艺之间的关系,以及在坝基或混凝土坝体中的渗流场、温

4、工控制理论即是在某种“最优化”意义下求解该系统的方法和度场诸反应,使其达到最优选择。其灌浆定理概括如下:策略的统称。它除了包含浆液的灌浆载体中渗流和相互作用(1)尺寸效应定理。对于渗透灌浆,浆材颗粒尺寸d必须规律的数学表述、模型化和最优化技术外,还补充了公理化、因小于被灌介质缝隙Dp或孔隙的尺寸R,即必须满足浆材对孔果反馈和工程分析等内容。(缝)隙的尺寸效应:Df(2)整个灌浆系统的控制过程见图1。对整个系统的运筹R=>1(2)采用最优性准则和工程分析相结合的方式,而对各个子系统则为考虑群粒的堵塞作用的累加影响,式(2)在被用于施工主要采用一般的浆液渗流理论和最优化方法处理。各子系统控

5、制时,要求:之间用耦合变量连接,并利用先松弛一个或更多最优化的必要条件以使其独立。全系统的最优控制不一定要求各子系统的R=寻≥1(3)全部最优化,子系统的最优解必须满足耦合方程:注意,若为粒状浆液,其渗流状态除受尺寸效应控制外,同nlmXi=艺CiiYi,i=1,2,3,“1⋯时也受下述流变效应控制。Yi=Hi(xi,U.M’,ai),i=1,2,3,nJ(2)劈裂定向定理。采用劈裂灌浆方式进行灌浆时,劈裂式中x—从其他子系统进入子系统的输入向量;现象必然会首先发生在载体中垂直最小主应力的平面上。—子系统的输出向量;(3)劈裂判别定理。劈裂灌浆可以采用数值法和Q=f(P)Cii—耦合矩

6、阵;曲线法来表示灌浆载体中发生水力劈裂的条件并判别其性质。14内蒙古水利2010年第5期(总第129期)数值法一对钻孔压水试验结果进行分析,可区分三类情X一决策变量;况:当流量与水头呈线性关系时,水在裂隙中呈层流状态,灌浆C;(x。)一负效益费用函数,其类型中的主要内容列于表载体中未发生水力劈裂;流量与水头呈平方根函数时,渗流呈1;紊流状态,可能裂隙中发生了阻塞或裂隙中的充填料被压密;Xi一决定负效益分量大小的决策变量;当流量的增长高于水流的增长时,表明渗流断面已被扩大,这r.一一设为浆液设计扩散半径,em;是由于载体劈裂、裂隙充填物冲走或裂隙变形等原因所致。r(X)~浆lu液实际扩散

7、半径,em;Q=f(P)曲线法一根据钻孑L压水试验结果,按照图1中的xi,x一决策变量xi的上、下限;曲线形式判别劈裂性质:P与Q呈直线关系,灌浆载体未发生P,P设~施工实际灌浆压力及设计灌浆压力,MPa;水力劈裂,见图1(a);流量随压力不可逆地增大,载体裂隙发t一设t为实际灌浆历时及设计灌浆历时。h。生了冲刷或塑性变形,见图1(b);流量的增大是可逆的,载体4环境效应子系统控制裂隙发生了弹性变形,见图1(c)。灌浆施工工程对环境效应的影响评

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