碾压混凝土坝施工信息模型原理与应用研究

发布时间：2018-02-06 02:26

本文关键词： 碾压混凝土坝施工信息模型多源施工信息无缝集成深度挖掘分析动态反馈控制　出处：《天津大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近些年来,碾压混凝土坝发展迅速,无论是工程规模还是工程数量都在不断增大。碾压混凝土坝具有质量安全可靠、施工速度快、资源消耗较低等特点,尽管如此,碾压混凝土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,这给碾压混凝土施工过程的管理和控制带来了很大的挑战。施工信息是反映碾压混凝土坝施工过程特征及变化的唯一媒介,能否充分合理的认知并运用施工信息直接决定着碾压混凝土坝工程施工建设的成败。本文紧密结合碾压混凝土坝施工信息特点及施工过程管理与控制的科学问题,开展了碾压混凝土坝施工信息模型原理与应用研究,并围绕该施工信息模型,对碾压混凝土坝施工信息集成、挖掘分析和反馈控制理论与方法展开了深入研究,并取得了以下研究成果:(1)从碾压混凝土坝经济效益,社会效益,环境效益的视角出发,结合全局考虑碾压混凝土坝施工目标最优的问题,凝练并提出了碾压混凝土坝施工信息模型。施工信息是对碾压混凝土坝施工过程的本质特征,施工状态及施工有序性的反映和揭示,是工程施工各部位、各环节之间相互联系、相互作用的状态的描述。目前对于碾压混凝土坝施工信息本质和功能的认知不够充分,缺乏从施工信息的角度全局考虑和分析施工多目标的优化控制。针对上述问题,以系统论,控制论和信息论为理论基础,凝练并提出了碾压混凝土坝施工信息模型。深入剖析模型原理并建立数学模型,归纳总结了施工信息模型内的制约因素,剖析了制约因素的形成机制。碾压混凝土坝施工信息模型的提出填补了碾压混凝土坝施工信息理论体系的空白,为碾压混凝土坝施工信息的全面认知和深入研究提供了新的理论基础。(2)针对缺乏碾压混凝土坝施工信息集成理论及应用研究的问题,提出了碾压混凝土坝多源施工信息无缝集成理论与方法,并以深窄峡谷大坝碾压过程施工信息无缝集成为例展开深入研究。目前碾压混凝土坝施工信息集成方式多以实地勘测、现场人工采集和计算机录入储存为主,无法适应碾压混凝土坝施工信息维度多、细度多、动态性高、不确定性强等特点。此外,目前已有研究缺乏对碾压混凝土坝施工信息的多源性展开分析,缺乏从理论高度对碾压混凝土坝多源施工信息集成的研究。针对上述问题,充分考虑碾压混凝土坝施工过程的特征及外部环境特点,深入剖析施工信息的多源性,提出了碾压混凝土坝多源施工信息无缝集成理论,以施工信息采集——传输——储存过程为主线,提出并阐述了多源施工信息无缝集成方法。深窄河谷中大坝碾压施工过程受到了河谷两侧遮挡严重,通讯不畅等因素的影响,容易造成信息采集中断,信息集成不及时等问题。结合碾压混凝土坝多源施工信息无缝集成理论与方法,提出了窄深河谷大坝碾压过程施工信息无缝集成方法,并将该方法应用于实际施工过程中。应用结果表明,该方法实现了在时间维度、空间维度和属性维度上对大坝碾压施工信息及时、连续、完整的集成,具有良好的应用效果。上述理论与方法弥补了目前对碾压混凝土坝多源施工信息集成理论与应用研究的不足,为深入认知碾压混凝土坝施工信息的多源性,高效集成和管理施工信息提供了理论基础和有效途径。(3)针对缺乏碾压混凝土坝施工信息挖掘分析的不足,本文提出了碾压混凝土坝施工信息深度挖掘分析理论与方法,并以碾压混凝土坝仓面压实质量预测与分析研究为例展开深入研究。传统的碾压混凝土坝施工信息分析方法以数据查询与统计为主,无法适应碾压混凝土坝海量施工信息的特点,不利于挖掘和寻找隐藏在海量施工信息背后的具有巨大价值的知识和信息,目前已无法满足施工信息挖掘分析的需求。此外,在已有研究中缺乏针对碾压混凝土坝施工信息挖掘分析的理论与应用研究。针对上述问题,分析总结了碾压混凝土坝施工信息深度挖掘分析的必要性及可行性,在此基础上,结合碾压混凝土坝施工信息的典型特点,围绕着多维度、多细度、多角度的挖掘分析思路,提出了碾压混凝土坝施工信息深度挖掘分析理论与方法,并对实施深度挖掘分析的主要方法及实施流程进行了详细阐述。针对碾压混凝土坝仓面压实质量影响参数众多且关系复杂的特点,以压实质量预测和分析为重点展开研究,研究中不仅建立并获得了具有较高预测精度的混凝土压实度预测模型及vc值变化量预测模型,还结合已有研究成果,对上述两个预测模型进行了耦合分析,分析结果更加符合工程实际,为更加有效的管控碾压混凝土坝仓面压实质量提供了决策支持。上述理论与方法弥补了目前对碾压混凝土坝施工信息深度挖掘分析的不足,为有效实施多维度、多细度、多角度的施工信息挖掘分析,最大程度的获取隐藏在施工信息背后更有价值的知识和信息提供了理论基础,开拓了新的思路和研究方向。(4)针对缺乏碾压混凝土坝施工信息反馈控制机制的认知及有效实施反馈控制的现状,本文提出了碾压混凝土坝施工信息动态反馈控制理论与方法,并以机载碾压质量实时监控方法为例展开深入研究。目前,针对碾压混凝土坝施工信息的反馈控制机制的认知存在不足,对施工信息反馈控制的原理、功能及其在整个碾压混凝土坝施工过程中的作用的研究仍不够深入。此外,传统的反馈控制方法以监理现场旁站,人工分析施工状态,制定施工方案为主,该方法效率低,效果差,容易造成施工过程管控失效而导致的质量缺陷、进度滞后、资源浪费等问题。针对上述问题,在总结分析了反馈控制原理和主要功能的基础上,提出了碾压混凝土坝施工信息动态反馈控制理论,深入剖析动态反馈控制机制,并提出了有效实施施工信息动态反馈控制的主要方法。在已有的碾压质量实时监控方法中,碾压机械操作人员虽然可以较为及时的接收到针对自身操作的反馈控制信息,但该方法的反馈控制环节仍容易受到一些外界因素(如通讯网络中断,电力故障等)的干扰,造成反馈控制效率降低等问题。根据上述提出的施工信息动态反馈控制理论和方法,在已有研究的基础上,针对机载碾压质量实时监控方法与应用展开研究,应用结果表明,该方法可以作为已有大坝碾压质量实时监控方法的补充和完善,有效提高碾压质量实时监控过程中的反馈控制效率,同时能够激发碾压机械操作人员的主观能动性,使碾压质量得到更加有效的控制。上述理论与方法能够有效提高针对碾压混凝土坝施工信息反馈控制的认知程度,有效加强施工信息动态反馈控制的意识,为高效实施碾压混凝土坝施工过程中的反馈控制提供了有效途径。(5)针对上述理论与方法进行应用研究,研发了碾压混凝土坝施工信息实时监控与集成系统,该系统成功应用于我国某高碾压混凝土坝施工建设过程中。某碾压混凝土坝工程地处我国西南地区,施工规模大,施工工艺复杂,施工过程控制要求高。针对该工程的特点及所处外部环境,运用上述碾压混凝土坝施工信息模型原理与方法,研发了适用于该工程的碾压混凝土坝施工信息实时监控与集成系统,实现了对工程主要施工信息的无缝集成,深度挖掘分析和动态反馈控制,提高了该工程施工过程中的管控效率和水平。工程应用成果验证了上述理论与方法的可行性。针对碾压混凝土坝施工信息模型原理与应用的研究,不仅填补了碾压混凝土坝施工信息理论研究上的空白;而且提高了对施工信息本质及效用的认知;同时为碾压混凝土坝施工信息的集成、挖掘分析和反馈控制提供了有效途径。碾压混凝土坝施工信息模型具有普适性和拓展性,研究可以为针对其他类型的水利水电工程施工信息的研究与应用提供参考。
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【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV642.2

【参考文献】