浅论高混凝土重力坝—基岩系统安全性与施工参数智能优化方法研究

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1、摘要本论文围绕高混凝土重力坝一基岩系统安全性及施工参数优化问题，以三峡高混凝土重力坝为工程应用背景，主要在静力学的范畴内，就高混凝土重力坝一基岩系统稳定性的综合集成分析、多因素影响下温度场与温度徐变应力的仿真模拟与计算、渗流和应力两场耦合以及施工参数智能优化等方面开展了研究。主要内容包括：(1)通过对多个工程实例成功经验的系统分析，提出了高混凝土重力坝—基岩系统地质概化的基本原则与方法；(2)对几种典型坝基稳定性分析方法及其安全评价准则进行了比较分析，指出了各种分析方法在复杂地质条件下高混凝土重力坝一基岩系统稳定安全分析中的优点和不完善性；(3)围绕具

2、非贯通性滑移路径的三峡高混凝土重力坝工程的稳定安全问题，基于对地质勘探与岩石力学试验资料的详细分析，阐明了三峡大坝—基岩系统的地质概化过程，采用多种分析方法，开展了三峡大坝潜在滑移模式、失稳破坏机理和稳定安全度的综合集成研究；(4)基于多种稳定性分析方法与安全评价准则优势互补的原则，提出了复杂地质条件下高混凝土重力坝一基岩系统稳定安全的综合集成分析方法；(5)研究了多因素影响下高混凝土重力坝一基岩系统结构温度应力安全分析方法，并采用改进迭代格式的对称逐步超松驰预处理共轭梯度法(SSOR．PCG法)，实现了快速的高混凝土重力坝一基岩系统温度徐变应力的仿真

3、计算；(6)基于对称逐步超松弛预处理共扼梯度法(sSOR-PCG法)的改进迭代格式，采用高混凝土坝一基岩系统温度场与温度徐变应力的仿真计算程序，模拟了多因素影响下三峡左导墙坝段及基础从施工期到运行期直至达到稳定温度场的全过程，研究了该坝段温度场及温度徐变应力的分布状况与历时变化规律，并对其温控问题进行了分析评价；(7)采用FLAC显式有限差分法，研究了渗流场与应力场耦合作用对三峡大坝左岸厂房3’坝段坝体和基岩应力与位移的影响；(8)将遗传算法、神经网络、并行算法与模拟施工过程的有限元仿真计算相结合，研究和提出了高混凝土重力坝一基岩系统施工参数的包括安全

4、性和经济合理性在内的智能优化方法。并以三峡左导墙坝段为例，采用所提出的智能优化方法开展了其施工参数的优化研究，获得了在具体约束条件下该坝段施工参数的全局最优解。关键词：高混凝土重力坝—基岩系统，安全性，施工参数，综合集成分析，仿真计算，耦合分析，智能优化ABSTRACTFocusingonthestaticsafetyofhighconcretegravitydam·rocksystemandtheoptimizationdesignofitsconstructionprocesses，theintegratedanalysesmethodofthes

5、tability,numericalsimulationofevolutionofthetemperatureandthermalcreepstressre舀meaffectedbylotsoffactors，coupledH-Manalytiealmethodaswellastheintelligentoptimizationdesignofconstructionprocessesarestudied，whichWerecomprehensivelyappliedtothesafetyassessmentanddesignoptimizationo

6、fThree-GorgeDam．Thefollowingcontentsareincludedinthisthesis：(1)Basedonthesystematicalanalysesoflotsofsuccessfulengineeringcases，theprinciplesandmethodsofgeologicalconceptualizationandsimplificationofhighconcretegravitydam-rocksystemareprovided；(2)Severalmajorstabilityanalysesmet

7、hodsandtheircorrespondingsafetystandardsarecomparedanddiscussed，andtheadvantagesandshortcomingsofeachmethodinthestabilityanalysesofconcretegravitydamundercomplicatedgeologicalconditionsarepresented；(3)Basedonthedetailedanalysesofthegeologicalandtestresultsofthefoundationrockofth

8、eThree-GorgeDamwithpotentialinpersistentsliding