碾壓混凝土壩施工信息模型原理與應(yīng)用研究.pdf

1、近些年來(lái)，碾壓混凝土壩發(fā)展迅速，無(wú)論是工程規(guī)模還是工程數(shù)量都在不斷增大。碾壓混凝土壩具有質(zhì)量安全可靠、施工速度快、資源消耗較低等特點(diǎn)，盡管如此，碾壓混凝土壩施工過(guò)程仍是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，施工強(qiáng)度大、施工工期緊、施工工藝復(fù)雜，施工過(guò)程控制要求嚴(yán)格，這給碾壓混凝土施工過(guò)程的管理和控制帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。施工信息是反映碾壓混凝土壩施工過(guò)程特征及變化的唯一媒介，能否充分合理的認(rèn)知并運(yùn)用施工信息直接決定著碾壓混凝土壩工程施工建設(shè)的成敗。本文緊

2、密結(jié)合碾壓混凝土壩施工信息特點(diǎn)及施工過(guò)程管理與控制的科學(xué)問(wèn)題，開(kāi)展了碾壓混凝土壩施工信息模型原理與應(yīng)用研究，并圍繞該施工信息模型，對(duì)碾壓混凝土壩施工信息集成、挖掘分析和反饋控制理論與方法展開(kāi)了深入研究，并取得了以下研究成果：
　?。?）從碾壓混凝土壩經(jīng)濟(jì)效益，社會(huì)效益，環(huán)境效益的視角出發(fā)，結(jié)合全局考慮碾壓混凝土壩施工目標(biāo)最優(yōu)的問(wèn)題，凝練并提出了碾壓混凝土壩施工信息模型。
　　施工信息是對(duì)碾壓混凝土壩施工過(guò)程的本質(zhì)特征，施工狀

3、態(tài)及施工有序性的反映和揭示，是工程施工各部位、各環(huán)節(jié)之間相互聯(lián)系、相互作用的狀態(tài)的描述。目前對(duì)于碾壓混凝土壩施工信息本質(zhì)和功能的認(rèn)知不夠充分，缺乏從施工信息的角度全局考慮和分析施工多目標(biāo)的優(yōu)化控制。針對(duì)上述問(wèn)題，以系統(tǒng)論，控制論和信息論為理論基礎(chǔ)，凝練并提出了碾壓混凝土壩施工信息模型。深入剖析模型原理并建立數(shù)學(xué)模型，歸納總結(jié)了施工信息模型內(nèi)的制約因素，剖析了制約因素的形成機(jī)制。
　　碾壓混凝土壩施工信息模型的提出填補(bǔ)了碾壓混凝土壩

4、施工信息理論體系的空白，為碾壓混凝土壩施工信息的全面認(rèn)知和深入研究提供了新的理論基礎(chǔ)。
　?。?）針對(duì)缺乏碾壓混凝土壩施工信息集成理論及應(yīng)用研究的問(wèn)題，提出了碾壓混凝土壩多源施工信息無(wú)縫集成理論與方法，并以深窄峽谷大壩碾壓過(guò)程施工信息無(wú)縫集成為例展開(kāi)深入研究。
　　目前碾壓混凝土壩施工信息集成方式多以實(shí)地勘測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)人工采集和計(jì)算機(jī)錄入儲(chǔ)存為主，無(wú)法適應(yīng)碾壓混凝土壩施工信息維度多、細(xì)度多、動(dòng)態(tài)性高、不確定性強(qiáng)等特點(diǎn)。此外，目前

5、已有研究缺乏對(duì)碾壓混凝土壩施工信息的多源性展開(kāi)分析，缺乏從理論高度對(duì)碾壓混凝土壩多源施工信息集成的研究。針對(duì)上述問(wèn)題，充分考慮碾壓混凝土壩施工過(guò)程的特征及外部環(huán)境特點(diǎn)，深入剖析施工信息的多源性，提出了碾壓混凝土壩多源施工信息無(wú)縫集成理論，以施工信息采集——傳輸——儲(chǔ)存過(guò)程為主線，提出并闡述了多源施工信息無(wú)縫集成方法。深窄河谷中大壩碾壓施工過(guò)程受到了河谷兩側(cè)遮擋嚴(yán)重，通訊不暢等因素的影響，容易造成信息采集中斷，信息集成不及時(shí)等問(wèn)題。結(jié)合碾

6、壓混凝土壩多源施工信息無(wú)縫集成理論與方法，提出了窄深河谷大壩碾壓過(guò)程施工信息無(wú)縫集成方法，并將該方法應(yīng)用于實(shí)際施工過(guò)程中。應(yīng)用結(jié)果表明，該方法實(shí)現(xiàn)了在時(shí)間維度、空間維度和屬性維度上對(duì)大壩碾壓施工信息及時(shí)、連續(xù)、完整的集成，具有良好的應(yīng)用效果。
　　上述理論與方法彌補(bǔ)了目前對(duì)碾壓混凝土壩多源施工信息集成理論與應(yīng)用研究的不足，為深入認(rèn)知碾壓混凝土壩施工信息的多源性，高效集成和管理施工信息提供了理論基礎(chǔ)和有效途徑。
　?。?）針對(duì)

7、缺乏碾壓混凝土壩施工信息挖掘分析的不足，本文提出了碾壓混凝土壩施工信息深度挖掘分析理論與方法，并以碾壓混凝土壩倉(cāng)面壓實(shí)質(zhì)量預(yù)測(cè)與分析研究為例展開(kāi)深入研究。
　　傳統(tǒng)的碾壓混凝土壩施工信息分析方法以數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計(jì)為主，無(wú)法適應(yīng)碾壓混凝土壩海量施工信息的特點(diǎn)，不利于挖掘和尋找隱藏在海量施工信息背后的具有巨大價(jià)值的知識(shí)和信息，目前已無(wú)法滿足施工信息挖掘分析的需求。此外，在已有研究中缺乏針對(duì)碾壓混凝土壩施工信息挖掘分析的理論與應(yīng)用研究。針

8、對(duì)上述問(wèn)題，分析總結(jié)了碾壓混凝土壩施工信息深度挖掘分析的必要性及可行性，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合碾壓混凝土壩施工信息的典型特點(diǎn)，圍繞著多維度、多細(xì)度、多角度的挖掘分析思路，提出了碾壓混凝土壩施工信息深度挖掘分析理論與方法，并對(duì)實(shí)施深度挖掘分析的主要方法及實(shí)施流程進(jìn)行了詳細(xì)闡述。針對(duì)碾壓混凝土壩倉(cāng)面壓實(shí)質(zhì)量影響參數(shù)眾多且關(guān)系復(fù)雜的特點(diǎn)，以壓實(shí)質(zhì)量預(yù)測(cè)和分析為重點(diǎn)展開(kāi)研究，研究中不僅建立并獲得了具有較高預(yù)測(cè)精度的混凝土壓實(shí)度預(yù)測(cè)模型及 VC值變化量

9、預(yù)測(cè)模型，還結(jié)合已有研究成果，對(duì)上述兩個(gè)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了耦合分析，分析結(jié)果更加符合工程實(shí)際，為更加有效的管控碾壓混凝土壩倉(cāng)面壓實(shí)質(zhì)量提供了決策支持。
　　上述理論與方法彌補(bǔ)了目前對(duì)碾壓混凝土壩施工信息深度挖掘分析的不足，為有效實(shí)施多維度、多細(xì)度、多角度的施工信息挖掘分析，最大程度的獲取隱藏在施工信息背后更有價(jià)值的知識(shí)和信息提供了理論基礎(chǔ)，開(kāi)拓了新的思路和研究方向。
　　（4）針對(duì)缺乏碾壓混凝土壩施工信息反饋控制機(jī)制的認(rèn)知及有效

10、實(shí)施反饋控制的現(xiàn)狀，本文提出了碾壓混凝土壩施工信息動(dòng)態(tài)反饋控制理論與方法，并以機(jī)載碾壓質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法為例展開(kāi)深入研究。
　　目前，針對(duì)碾壓混凝土壩施工信息的反饋控制機(jī)制的認(rèn)知存在不足，對(duì)施工信息反饋控制的原理、功能及其在整個(gè)碾壓混凝土壩施工過(guò)程中的作用的研究仍不夠深入。此外，傳統(tǒng)的反饋控制方法以監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)旁站，人工分析施工狀態(tài)，制定施工方案為主，該方法效率低，效果差，容易造成施工過(guò)程管控失效而導(dǎo)致的質(zhì)量缺陷、進(jìn)度滯后、資源浪費(fèi)等問(wèn)

11、題。針對(duì)上述問(wèn)題，在總結(jié)分析了反饋控制原理和主要功能的基礎(chǔ)上，提出了碾壓混凝土壩施工信息動(dòng)態(tài)反饋控制理論，深入剖析動(dòng)態(tài)反饋控制機(jī)制，并提出了有效實(shí)施施工信息動(dòng)態(tài)反饋控制的主要方法。在已有的碾壓質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法中，碾壓機(jī)械操作人員雖然可以較為及時(shí)的接收到針對(duì)自身操作的反饋控制信息，但該方法的反饋控制環(huán)節(jié)仍容易受到一些外界因素（如通訊網(wǎng)絡(luò)中斷，電力故障等）的干擾，造成反饋控制效率降低等問(wèn)題。根據(jù)上述提出的施工信息動(dòng)態(tài)反饋控制理論和方法，在已

12、有研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)機(jī)載碾壓質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法與應(yīng)用展開(kāi)研究，應(yīng)用結(jié)果表明，該方法可以作為已有大壩碾壓質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法的補(bǔ)充和完善，有效提高碾壓質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控過(guò)程中的反饋控制效率，同時(shí)能夠激發(fā)碾壓機(jī)械操作人員的主觀能動(dòng)性，使碾壓質(zhì)量得到更加有效的控制。
　　上述理論與方法能夠有效提高針對(duì)碾壓混凝土壩施工信息反饋控制的認(rèn)知程度，有效加強(qiáng)施工信息動(dòng)態(tài)反饋控制的意識(shí)，為高效實(shí)施碾壓混凝土壩施工過(guò)程中的反饋控制提供了有效途徑。
　?。?

13、）針對(duì)上述理論與方法進(jìn)行應(yīng)用研究，研發(fā)了碾壓混凝土壩施工信息實(shí)時(shí)監(jiān)控與集成系統(tǒng)，該系統(tǒng)成功應(yīng)用于我國(guó)某高碾壓混凝土壩施工建設(shè)過(guò)程中。
　　某碾壓混凝土壩工程地處我國(guó)西南地區(qū)，施工規(guī)模大，施工工藝復(fù)雜，施工過(guò)程控制要求高。針對(duì)該工程的特點(diǎn)及所處外部環(huán)境，運(yùn)用上述碾壓混凝土壩施工信息模型原理與方法，研發(fā)了適用于該工程的碾壓混凝土壩施工信息實(shí)時(shí)監(jiān)控與集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程主要施工信息的無(wú)縫集成，深度挖掘分析和動(dòng)態(tài)反饋控制，提高了該工程施