堤坝集中渗漏温度场探测模型研究 收藏 0

《堤坝集中渗漏温度场探测模型研究》为河南省教育厅科学技术研究项目（2010B170009），该方法是针对目前堤坝渗漏探测问题提出的。根据堤坝集中渗漏温度场特征，结合非线性反分析技术，提出了解决堤坝集中渗漏温度场探测的基本原理与方法。根据岩土体的性质不同系统地建立了不同热边界条件下的、集中渗漏以不同的方式传热的温度场正向模型。在此基础上建立反分析目标函数。重点是解析公式的推导；利用多初始值法搜索目标函数优化的全局最优解。有效提高了集中渗漏各个特征参数取得真实值的可能性。　　主要研究成果包括：　　1.参数化圆柱状集中渗漏通道特性，以渗漏通道作为边界条件，建立了圆柱状集中渗漏稳态温度场理论公式，根据岩土体其他不同边界条件推导其温度场分布表达式。通过非线性拟合手段得到稳定温度场探测圆柱状集中渗漏通道模型。顺集中渗漏通道温度分布规律后，建立了更符合工程实际的修正模型。研究了面状集中渗漏的稳态温度场探测模型。相对其它方法其优点是模型最简洁，计算量小，稳定程度高。　　2.建立一维面状集中渗漏通道瞬态热传导模型，把渗漏通道分别看作恒壁和对流换热边界，根据有限大和无限大导热土体的不同情况都建立了数学模型。建立了圆柱状渗漏通道土体传热模型，导出了解析解。结合实际情况，建立了二维复杂边界的数学模型。确定了反分析的目标函数。对一维恒壁温渗漏通道无限大导热土体模型进行了数值模拟，计算了该模型的温度分布特征。反分析的结果表明，利用该法回归的渗漏面的方位要比截距精确.　　3.建立了有渗流影响的堤坝传热问题的数学模型，并推导解析解。建立有渗流的圆柱状集中渗漏的堤坝传热模型的一般问题的数学模型，在简化边界条件的情况下推导了解析解。分别建立了两种典型模型的回归方程。做了一维面状和平面圆柱状的具有渗流的稳态堤坝传热问题的数值模拟，对两种模型的温度场特征作了分析。对模拟进行了回归计算，得出了数据特征与回归的有效性和精度间的关系。稳态模型中考虑渗流的影响可以提高集中渗漏探测的精度，本研究部分成果已成功应用到相关勘察单位，确定有一定的经济效益。　　与同类研究相比，能够独立运用温度数据探测集中渗漏的各个指标；模型化程度高，采用定量分析与计算；对温度数据采集位置没有特殊要求；也不需要额外的已知条件或其他勘探方法的要求。