(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111516984.5 (22)申请日 2021.12.08 (71)申请人 中国水利水电科 学研究院 地址 100038 北京市海淀区复兴 路甲1号 申请人 三峡金沙江川云水电开发有限公司 永善溪洛渡电厂 (72)发明人 毛延翩　程恒　刘顶明　张国新　 柴东　侯春尧　刘毅　周秋景　 刘世哲　江晨芳　顾艳玲　杨波　 雷峥琦　吴龙珅　徐秀鸣　 (74)专利代理 机构 成都宏田知识产权代理事务 所(普通合伙) 51337 代理人 菅秀君 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01)G06F 30/13(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种谷幅收缩作用下拱坝真实变形特性分 析方法 (57)摘要 本发明涉及水电工程技术领域， 具体地说是 一种谷幅收缩作用下拱坝真实变形特性分析方 法， 包括建立有限元网格模型， 拱坝真实边界条 件反演， 谷幅变形施加模式反演， 仿真分析库盆 水压对拱坝变形影 响， 仿真分析坝面水压对拱坝 变形影响， 仿真分析温度对拱坝变形影响， 仿真 分析谷幅变形对 拱坝变形影 响， 各单一因素对拱 坝变形影响权重分析， 本发明同现有技术相比， 分别单独考虑谷幅收缩作用下拱坝变形的各影 响因素， 进行拱坝蓄水运行全过程仿真计算， 得 到各单一因素对拱坝变形的影响规律和影响权 重， 为掌握拱坝变形规律提供了一种新思路， 为 大坝运行 管理提供 更合理的建议。 权利要求书2页 说明书7页 附图7页 CN 114330052 A 2022.04.12 CN 114330052 A 1.一种谷幅收缩作用下 拱坝真实变形 特性分析 方法， 其特 征在于包括以下步骤： S1： 建立有限元网格模型： 建立拱坝 ‑地基整体有限元网格模型， 模型应能够详细模拟自然边坡和工程边坡的实 际地形、 坝址区各类岩层分布以及层间、 层内错动带等地质构造， 能够模拟混凝土材料分 区、 孔口闸墩以及河床贴脚和岸坡贴脚等细部结构， 考虑坝基中包括渗透系 数分区在内的 各种水文地质条件分区和控制性的导水地质结构， 以及防渗帷幕和排水 结构； S2： 拱坝真实边界条件反演： 对大坝温度、 径向变形等监测资料进行回归统计分析， 反演得到大坝水温边界条件、 气 温边界条件和大坝关键热学、 力学参数， 在假定材料参数(线胀系数、 弹性模量)的条件下， 通过正分析得到变形量与荷载变化的关系， 利用所述关系基于实测变形数据的回归分析对 材料参数进行调整， 使正分析的结果符合真实 实际情况， 从而确定合理的材 料参数； S3： 谷幅变形施加模式反演： 对谷幅变形监测资料进行回归分析， 得到回归的谷幅变形时效变形分量， 在模型截断 边界处施加位移荷载模拟谷幅收缩变形， 基于谷幅变形与坝体变形监测资料， 考虑所述S2 真实边界条件和荷载， 进行拱坝施工、 蓄水与运行全过程的仿真反演分析， 以谷幅、 坝体变 形计算值与监测值差异最小为目标函数， 反演得到模型截断边界处最优的位移分布； S4： 仿真分析库盆水压对拱坝变形影响： 基于所述S1中建立的拱坝 ‑地基整体有限元网格模型和S2中拱坝真实边界条件， 并基 于坝基岩体结构面的非线性流变损伤模 型以及水 ‑热‑力多场耦合模 型， 采用非线性有限元 方法， 进行蓄水后拱坝坝址大范围区域的渗流场 ‑温度场‑应力场耦合分析， 研究多物理场 耦合作用下岩 体渗流场与温度场变化、 有效应力改变、 材料弱化、 流变等因素对坝址区域变 形的影响规 律， 进而分析库盆水压对拱坝变形的影响规 律； S5： 仿真分析坝面水压对拱坝变形影响： 基于所述S1中建立的拱坝 ‑地基整体有限元网格模型和所述S2中拱坝真实边界条件， 仅考虑静水压力， 不考虑其他荷载， 按照 实际蓄水过程将水压以面力形式直接施加于坝体 表面， 进行 拱坝蓄水运行全过程仿真计算， 分析坝面水压对拱坝变形的影响规 律； S6： 仿真分析温度对拱坝变形影响： 基于所述S1中建立的拱坝 ‑地基整体有限元网格模型和所述S2中拱坝真实边界条件， 仅考虑温度荷载作用， 不考虑其他荷载， 采用仿真分析方法， 分析拱坝温度场演 变过程中拱 坝变形的变化 规律； S7： 仿真分析谷幅变形对拱坝变形影响： 基于所述S1中建立的拱坝 ‑地基整体有限元网格模型和所述S2中拱坝真实边界条件， 将所述S3反演得到的谷幅施加模式施加在拱坝 ‑地基整体有限元网格模型， 仅考虑谷幅变 形对拱坝的影响， 不考虑其他荷载， 采用仿 真分析方法模拟谷幅变形演 变过程， 分析谷幅变 形对拱坝变形的影响规 律； S8： 各单一因素对拱坝变形影响权 重分析： 基于所述S4、 S5、 S6和 S7单独考虑库盆水压、 坝面水压、 温度、 谷幅变形等影响进行拱坝 蓄水运行全过程仿真计算的结果， 选取统一的计算起始 时间， 分别取在蓄水周期的典型月 份(高水位月、 低水位月)时单一因素库盆水压、 坝面水压、 温度和谷幅变形影响下拱冠梁顶权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114330052 A 2部径向变形测点的计算值， 然后计算径向变形总和， 并与实测值进 行对比， 得到单一因素对 大坝径向变形影响权 重， 从而对谷幅收缩作用下 拱坝真实变形 特性进行分析。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114330052 A 3