基于实时监控混凝土坝振捣施工质量动态评价研究.PDF

水 利 学 报 2018年7月 SHUILI XUEBAO 第49卷 第7期 文章编号：0559-9350（2018）07-0775-12 基于实时监控的混凝土坝振捣施工质量动态评价研究 钟登华，沈子洋，王佳俊，崔 博，任炳昱，王 栋 （天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072） 摘要：混凝土坝仓面振捣质量评价是混凝土坝施工质量控制的重要手段。传统方法采用事中人工经验控制振捣参 数与事后有限的钻芯取样点检测相结合来控制混凝土坝振捣施工质量；此外，现有的振捣台车振捣监控研究中仅 采用单个测距仪进行测距，且缺乏仓面振捣质量评价方法。针对混凝土坝仓面内振捣施工实时质量动态评价和反 馈控制的挑战和难点，本文提出了基于双测距仪联合测距方案的混凝土坝振捣施工质量实时监控方法，并基于该 方法建立了考虑混凝土特性参数不确定性的混凝土振捣质量动态评价模型，该模型主要包括以下内容：（1）引入 “信息熵”理论对混凝土特性参数的不确定性进行量化分析；（2）在考虑参数不确定性的情况下基于随机森林算法 提出了混凝土抗压强度动态计算方法，并将计算结果应用于混凝土坝全仓面振捣质量评价。将该模型与多元线性 回归和人工神经网络算法建立的评价模型进行了对比分析，验证了本模型的一致性和优越性。应用本文提出的评 价方法对我国某西南碾压混凝土坝工程仓面变态混凝土区域的振捣质量进行了动态评价，结果表明，该方法能够 准确评价仓面混凝土振捣质量，为混凝土坝振捣施工质量控制提供了理论依据。 关键词：混凝土坝；振捣质量评价；振捣实时监控方法；不确定性；随机森林算法 中图分类号：TV512 文献标识码：A doi ：10.13243/ki.slxb 1 研究背景 混凝土振捣质量控制是混凝土坝施工质量控制的重要环节，混凝土坝振捣质量的主要评价指标 ［1］ 为混凝土抗压强度 。振捣台车施工作业现场通常采用人工经验控制施工过程中的振捣参数（插入点 坐标、插入深度和振捣时间）与事后钻芯取样检测混凝土抗压强度相结合的方法来控制混凝土坝振捣 施工质量，但该方法存在以下局限：（1）振捣参数的控制主要依靠驾驶员的主观判断，不能保证参数 控制的准确性；（2）有限数量的取样点无法反映出全仓面的振捣质量；（3）钻芯取样结果无法实时获 得，在出现振捣质量缺陷时不能及时补救。因此，有必要研究出一种实时、连续的混凝土坝振捣施 工质量监控和动态评价方法，以实现振捣施工参数的准确采集和全仓面混凝土振捣质量的精细化控 制，确保混凝土坝工程的施工质量。 混凝土振捣质量主要受混凝土特性参数（水灰比和坍落度）和振捣参数的影响，但由于振捣密实 机理较为复杂，近年来关于混凝土坝振捣施工质量控制的研究数量较少且主要集中在振捣参数的实 ［2］ 时监控方面。Gong等 利用UWB定位技术实现了手持式振捣棒的实时精确定位和振捣作用范围的可 ［3-4］ 视化展示，提出了一种混凝土振捣效应的实时监控方法。田正宏等 利用GPS定位技术和电信号转 换技术进行振捣轨迹、振捣时间和插入深度等振捣参数的实时监控，实现了人工振捣施工质量控 ［5-7］ 制。成都勘测设计研究院 针对大坝施工现场广泛使用的振捣台车开发出了一套基于计算机图形技 收稿日期：2018-02-02；网络出版日期：2018-06-27 网络出版地址：http：///kcms/detail/11.1882.TV1041.004.html 基金项目：国家自然科学基金项目51339003）；国家自然科学基金创新研究群体项目 作者简介：钟登华（1963-），男，江西赣州人，教授，博士生导师，中国工程院院士，主要从事水利水电工程施工仿真与实时 控制分析技术研究。E-mail：dzhong@.cu