【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水利工程，尤其涉及一种土石坝利用沉降监测资料预测裂缝发生风险的方法。
技术介绍
1、水库大坝作为水利工程的重要建筑物，在防洪减灾、水利发电、城乡供水、农业灌溉等方面都发挥了巨大的作用。水库大坝的失事将造成巨大的经济损失和社会影响，如何提前发现大坝存在的安全隐患，保障工程安全是一直以来的研究重点。
2、以前裂缝发现主要靠人工巡查，然而裂缝发生往往是由内而外、由小及大的一个过程，人工巡查不易发现，且人工巡查频率低、专业要求高，容易错过发现隐患的最佳时机。
3、近年来，大坝监测自动化、智能化程度越来越高，大坝安装了gnss、静力水准仪仪、水管式沉降仪、测量机器人、机器视觉等自动化沉降监测设施，如何利用监测数据自动、智能、实时对大坝安全进行预测预报预警，是一个研究热点。
4、基于此，本案由此提出。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种土石坝利用沉降监测资料预测裂缝发生风险的方法，以实现利用监测数据自动、智能、实时对大坝安全进行预测预报预警。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种土石坝利用沉降监测资料预测裂缝发生风险的方法，包括以下步骤：
4、计算垂直位移率，并根据垂直位移率大小，将坝体安全分为高风险、中风险、低风险三个等级；
5、沉降规律分析，利用连续监测资料，建立垂直位移与时间和水位的优化统计模型，根据统计模型分析和预测大坝沉降量，同时进行分离变量分析，将坝体安
6、计算纵向倾度，并根据纵向倾度的大小，将坝体安全分为中风险和低风险两个等级；
7、计算纵向拉应变，并根据纵向拉应变的大小，将坝体安全分为中风险和低风险两个等级；
8、计算沉降速率，并根据沉降速率的大小，将坝体安全分为中风险和低风险两个等级；
9、综合判断：
10、若垂直位移率为高风险，则综合判断坝体安全为高风险；
11、若垂直位移率、沉降规律、纵向倾度、纵向拉应变、沉降速率中至少有2项为中风险，则综合判断坝体安全等级为高风险；
12、若垂直位移率、沉降规律、纵向倾度、纵向拉应变、沉降速率中仅有1项为中风险，则综合判断坝体安全等级为中风险；
13、若垂直位移率、沉降规律、纵向倾度、纵向拉应变、沉降速率全部为低风险，则综合判断坝体安全等级为低风险。
14、进一步的，所述垂直位移率计算，包括以下过程：
15、垂直位移率为总垂直位移量与坝体土层厚度的比值：
16、
17、式中，ρ为垂直位移率；st为总垂直位移量；d为坝体土层厚度；
18、当ρ≥3％，说明坝体产生裂缝可能性极大，则坝体安全等级为高风险；
19、当3％>ρ≥1％，说明坝体可能产生裂缝，则坝体安全等级为中风险；
20、当ρ<1％，说明坝体产生裂缝的可能性很小，则坝体安全等级为低风险。
21、进一步的，所述沉降规律分析，包括以下过程：
22、利用连续监测资料，建立垂直位移与时间和水位的优化统计模型，模型如下式：
23、
24、式中，δ为沉降量；ai、di为统计模型系数；hi为当天库水位的i次方；为前期平均水位；c1为时效分量线性项回归系数；c2为时效分量对数项回归系数；θ为从某一工程措施初期开始的天数除以100，即每100天增加1；b0为常数项；
25、根据统计模型分析和预测大坝沉降量，同时对当日水位hi、前期水位时效分量线性项c1和时效分量对数项c2进行分离变量分析；
26、确定各个影响因素的影响程度，确定时效线性项影响占比，时效分量线性项占比不低于50％，沉降无收敛趋势，坝体可能产生裂缝，坝体安全等级为中风险；时效分量线性项占比低于50％，沉降区域稳定，坝体产生裂缝的可能性较小，坝体安全等级为低风险。
27、进一步的，所述纵向倾度计算，包括以下过程：
28、纵向倾度计算公式如下式所示：
29、
30、式中，γab为相连两点的纵向倾度；δl为两测点间的距离；sa、sb为测点垂直位移量；
31、如果γab不小于0.8％，坝体产生裂缝的可能性较大，坝体安全等级为中风险；
32、如果γab小于0.8％，坝体产生裂缝的可能性较小，坝体安全等级为低风险。
33、进一步的，所述纵向拉应变计算，包括以下过程：
34、纵向拉应变计算公式如下式所示：
35、
36、式中，εx为纵向水平拉应变；c为河谷的地形系数，一般取c＝0.3～0.5；δl为两测点间的距离；hmax为最大坝高；s1、s2、s3是按顺序排列的三点总垂直位移量；
37、如果极限拉应变值εx不小于0.1％，坝体产生裂缝可能性较大，坝体安全等级为中风险；
38、如果εx小于0.1％，坝体产生裂缝的可能性较小，坝体安全等级为低风险。
39、进一步的，所述沉降速率计算包括以下过程：
40、沉降速率的计算，采用拟合的垂直位移单因子模型求导数值与下部土层厚度相比而得，计算公式如下：
41、
42、式中，v为垂直位移速率；s′(t)为垂直位移导数；d为坝体土层厚度；
43、当垂直位移速率不小于0.0002，坝体产生裂缝可能性较大，坝体安全等级为中风险；
44、当垂直位移速率小于0.0002，坝体产生裂缝的可能性较小，坝体安全等级为低风险。
45、本专利技术的优点在于：利用该方法预测裂缝发生风险，可以提示巡查重点，提早发现安全隐患，预防滑坡、坍塌等险情出现，为水库安全鉴定、除险加固和运行管理提供技术支撑，为数字水库建设提供技术方案，保障水库工程安全运行。
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1.一种土石坝利用沉降监测资料预测裂缝发生风险的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种土石坝利用沉降监测资料预测裂缝发生风险的方法，其特征在于，所述垂直位移率计算，包括以下过程：
3.如权利要求1所述的一种土石坝利用沉降监测资料预测裂缝发生风险的方法，其特征在于，所述沉降规律分析，包括以下过程：
4.如权利要求1所述的一种土石坝利用沉降监测资料预测裂缝发生风险的方法，其特征在于，所述纵向倾度计算，包括以下过程：
5.如权利要求1所述的一种土石坝利用沉降监测资料预测裂缝发生风险的方法，其特征在于，所述纵向拉应变计算，包括以下过程：
6.如权利要求1所述的一种土石坝利用沉降监测资料预测裂缝发生风险的方法，其特征在于，所述沉降速率计算包括以下过程：
【技术特征摘要】
1.一种土石坝利用沉降监测资料预测裂缝发生风险的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种土石坝利用沉降监测资料预测裂缝发生风险的方法，其特征在于，所述垂直位移率计算，包括以下过程：
3.如权利要求1所述的一种土石坝利用沉降监测资料预测裂缝发生风险的方法，其特征在于，所述沉降规律分析，包括以下过程：
4.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：许孝臣，李峰，戴春华，葛国昌，徐金英，
申请(专利权)人：浙江广川工程咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：
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