水利工程低彈模混凝土防滲墻適應(yīng)性評(píng)價(jià)研究

摘要:低彈�；炷�土防滲墻由于其彈模小,與周圍變形能夠較好協(xié)調(diào),在許多水利工程中得到應(yīng)用,但由于工作條件較為復(fù)雜,其適應(yīng)性影響因素較多,目前尚沒有一個(gè)完全成熟的評(píng)價(jià)體系及方法。因此,針對(duì)水利工程特點(diǎn),建立低彈�；炷�土防滲墻適應(yīng)性評(píng)價(jià)體系,并借助多層次模糊綜合評(píng)判模型,結(jié)合工程實(shí)例加以分析。分析結(jié)果符合工程實(shí)際,表明該適應(yīng)性評(píng)價(jià)體系有效,評(píng)價(jià)方法可行,為今后水利部門對(duì)低彈模混凝土防滲墻在實(shí)際工程的適應(yīng)性評(píng)價(jià)提供了一種手段。

關(guān)鍵詞:低彈模;防滲墻;測(cè)度評(píng)價(jià);模糊綜合評(píng)判

　　　　防滲體系以其結(jié)構(gòu)重要性、技術(shù)復(fù)雜性、投資比重大等因素,在水利工程中占有重要位置。在土石壩樞紐工程中,防滲體系關(guān)系到地基的穩(wěn)定、大壩的安危,許多大壩失事大都由于防滲體系遭到破壞或失效,因此備受關(guān)注。作為水利工程防滲體系的主體部分,低彈�；炷�土防滲墻的效果較為可靠,近幾年,在土石壩除險(xiǎn)加固工程中得到了廣泛應(yīng)用[1, 2]。但如何對(duì)工程中已實(shí)施的低彈模防滲墻作評(píng)價(jià),目前尚無這方面的研究。本文根據(jù)水利工程特點(diǎn),首先建立了低彈模防滲墻適應(yīng)性評(píng)價(jià)測(cè)度體系和標(biāo)準(zhǔn),并借助模糊綜合評(píng)判法進(jìn)行分析,為管理單位、設(shè)計(jì)單位等提供一種思路和方法。

　　　　1　評(píng)價(jià)測(cè)度體系構(gòu)建

　　　　影響低彈�；炷�土防滲墻適應(yīng)性的因素[3-5]是多方面的,應(yīng)全方位綜合考慮,為此,遵循全面性、代表性、獨(dú)立性、簡(jiǎn)約性以及可操作性等原則,深入調(diào)查工程防滲墻設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)等情況,初步確定防滲墻適應(yīng)性測(cè)度,同時(shí)廣泛征求專家、行政管理部門以及施工單位的意見和建議,在此基礎(chǔ)上,初步建立防滲墻適應(yīng)性測(cè)度體系。

　　　　 2　防滲墻適應(yīng)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)　　

　　　　要對(duì)水利工程上的低彈�；炷�土防滲墻的適應(yīng)性作出評(píng)價(jià),首先必須對(duì)所擬定的測(cè)度特性的“優(yōu)”、“劣”狀況做出評(píng)價(jià)。測(cè)度特性和最終評(píng)價(jià)目標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)數(shù)量劃分的多少,是一個(gè)涉及到已有方法、相應(yīng)規(guī)范、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、人類心理活動(dòng)等多方面因素的問題。若等級(jí)數(shù)量劃分得過少,將不利于防滲墻適應(yīng)性狀況真實(shí)合理地反映;若等級(jí)數(shù)量劃分得過多,又會(huì)加大確定等級(jí)間界限的難度。參照國(guó)內(nèi)外各種綜合測(cè)度分級(jí)方法將防滲墻適應(yīng)性等級(jí)劃分成5個(gè):完全適應(yīng)、較適應(yīng)、基本適應(yīng)、弱適應(yīng)、不適應(yīng),定量表示為[1, 0. 8]、(0. 8, 0. 6]、(0. 6, 0. 5]、(0. 5, 0. 4]、(0. 4, 0]。

　　　　3　權(quán)重集確定

　　　　考慮到各測(cè)度所起的作用不同,為了使評(píng)價(jià)結(jié)果更切合實(shí)際,必須賦予不同的權(quán)重。本文采取AHP確定權(quán)重[6],即先根據(jù)評(píng)價(jià)因素間的相對(duì)重要性進(jìn)行標(biāo)度,再根據(jù)標(biāo)度構(gòu)建判斷矩陣,利用方根法求出判斷矩陣的最大特征值及其對(duì)應(yīng)的單位特征向量(即權(quán)向量),最后對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn),檢驗(yàn)權(quán)重是否合理,若不合理則調(diào)整判斷矩陣,直到具有滿意的一致性為止,具有滿意一致性的判斷矩陣所確定的權(quán)向量就是所求權(quán)重。

　　　　4　評(píng)判模型

　　　　適應(yīng)性受到多種因素的影響,我們把每一種因素用一個(gè)評(píng)語來代表,假設(shè)有m個(gè)評(píng)語,它們構(gòu)成一個(gè)評(píng)語論域U:U = {u1,u2,…,uj,…,um},　(j=1,2,…,m)。

　　　　(1)式中uj代表第j個(gè)評(píng)語。對(duì)于每一個(gè)評(píng)語,把它適當(dāng)?shù)姆殖扇舾傻燃?jí),以衡量其重要的程度,假設(shè)每個(gè)評(píng)語分成n個(gè)等級(jí),則它們將構(gòu)成等級(jí)論域V:V = {v1,v2,…,vj,…,vn},　(j=1,2,…,n)　。

　　　　(2)式中vj代表第j個(gè)等級(jí)。由于適應(yīng)性程度和適應(yīng)性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)都具有不確定性,所以用隸屬度來確定分級(jí)界限更為合理。設(shè)vj和vj+1為相鄰2級(jí)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),且vj>vj+1,則vj級(jí)隸屬函數(shù)為r(x) =x-vjvj-vj+1　, vj+1≤x≤vj　;0　, x≤vj+1,　x >vj　。vj+1級(jí)隸屬函數(shù)為r(x) =vj-xvj-vj+1　, vj+1≤x≤vj　;0　, x≤vj+1,　x >vj　。一個(gè)評(píng)語對(duì)所有的等級(jí)的隸屬度構(gòu)成一個(gè)模糊向量Y′,第j個(gè)評(píng)語的模糊向量可表示為Y′= [r1j,r2j,…,rij,…,rnj]　。

　　　　(3)所有評(píng)語的模糊向量構(gòu)成一組模糊關(guān)系,記模糊變換矩陣~R:~R=r11r21…rn1r12r22…rn2… … … …r1mr2m…rnm　。

　　　　(4)因?yàn)樵趍種因素中,每種因素對(duì)低彈�；炷�土防滲墻適應(yīng)性標(biāo)準(zhǔn)影響程度不同,所以必須給每個(gè)評(píng)語加上適當(dāng)?shù)臋?quán)重,這些權(quán)重亦構(gòu)成一個(gè)模糊向量~A:~A= [w1,w2,…,wj,…,wm]　。

　　　　(5)其中wj是第j個(gè)評(píng)語的權(quán)重。將模糊矩陣~R和模糊向量~A合成,做一次模糊變換:~Y =~A ~R= [w1,w2,…,wj,…,wm];r11r21…rn1r12r22…rn2… … … …r1mr2m…rnm= [y1,y2,…,y3,…,yn]　。

　　　　(6)通過模糊變換而得出的模糊向量~Y為~Y= [y1,y2,…,yi,…,yn]。

　　　　(7)即為所要得到的低彈�；炷�土防滲墻適應(yīng)性分析的結(jié)果,其中yi代表低彈�；炷�土的適應(yīng)性對(duì)第i個(gè)等級(jí)的隸屬度。

　　　　5　工程實(shí)例分析

　　　　5.1　工程概況

　　　　源口水庫(kù)位于浙江省武義縣境內(nèi)的熟溪上游,原攔河壩為黏土心墻砂壤土壩殼土石壩,壩高40. 5 m,總庫(kù)容2 390萬m3。水庫(kù)以灌溉、供水為主,兼顧發(fā)電、防洪、養(yǎng)殖等綜合利用。為保證水庫(kù)下游的防洪安全及充分發(fā)揮水庫(kù)的綜合作用,需對(duì)水庫(kù)進(jìn)行打防滲墻為主體的除險(xiǎn)加固工程。防滲墻軸線位于壩軸線下游0. 4 m,防滲墻全長(zhǎng)480. 1 m,樁號(hào)壩0+009. 3 m至壩0+489. 4 m,共分60個(gè)槽段。設(shè)計(jì)墻厚80 cm,伸入弱風(fēng)化基巖≥0. 5 m,墻頂澆筑高程208. 50 m。

　　　　5.2　多級(jí)模糊綜合評(píng)判模型

　　　　根據(jù)適應(yīng)性評(píng)價(jià)測(cè)度體系以及源口水庫(kù)防滲墻設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)等情況,對(duì)各個(gè)測(cè)度賦值,并建立如圖1的測(cè)度體系。

　　　　5. 2. 1　權(quán)重集確定

　　　　根據(jù)改進(jìn)的0. 1~0. 9標(biāo)度法建立“變形模量”、“強(qiáng)度”、“抗?jié)B性”、“施工質(zhì)量”、“耐久性”、“周邊條件”、“其他”評(píng)價(jià)測(cè)度的模糊一致性矩陣R。R= (rij)m×m=0.5 0.7 0.9 0.8 0.9 0.9 0.90.3 0.5 0.7 0.6 0.7 0.7 0.70.1 0.3 0.5 0.4 0.5 0.5 0.50.2 0.4 0.6 0.5 0.6 0.6 0.60.1 0.3 0.5 0.4 0.5 0.5 0.50.1 0.3 0.5 0.4 0.5 0.5 0.50.1 0.3 0.5 0.4 0.5 0.5 0.5　。計(jì)算得到上述測(cè)度層各測(cè)度的權(quán)重向量:W =wi=[0.218 0.168 0.118 0.143 0.118 0.118 0.118]。同法計(jì)算測(cè)度層Ⅱ、測(cè)度層Ⅲ各測(cè)度權(quán)重向量。

　　　　5. 2. 2　模糊變換矩陣確定

　　　　根據(jù)梯型隸屬度,計(jì)算“變形模量”下一級(jí)測(cè)度“配合比(0. 75)”、“混凝土原材料質(zhì)量(0. 70)”、“檢測(cè)結(jié)果(0. 72)”、“變形觀測(cè)資料(0. 70)”可以得出模糊變換矩陣R1:R1=0. 00 0. 75 0. 25 0. 00 0. 000. 00 0. 50 0. 50 0. 00 0. 000. 00 0. 60 0. 40 0. 00 0. 000. 00 0. 50 0. 50 0. 00 0. 00　。同法推求R2-R7。

　　　　5. 2. 3　一級(jí)綜合評(píng)價(jià)

　　　　依據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)理論,對(duì)測(cè)度層Ⅱ進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。B1=A1 R1=[0. 00　0. 39　0. 13　0. 00　0. 00]　。同法依次推求B2-B7。

　　　　5. 2. 4　二級(jí)綜合評(píng)價(jià)

　　　　進(jìn)行歸一化處理后,對(duì)測(cè)度層Ⅰ進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。即得:B =A R=[0. 218 0. 168 0. 118 0. 143 0. 118 0. 118 0. 118] 0. 00 0. 75 0. 25 0. 00 0. 000. 00 0. 61 0. 39 0. 00 0. 000. 40 0. 60 0. 00 0. 00 0. 000. 00 0. 77 0. 23 0. 00 0. 000. 00 0. 60 0. 40 0. 00 0. 000. 11 0. 34 0. 55 0. 00 0. 000. 00 0. 55 0. 45 0. 00 0. 00=[0. 067　0. 163　0. 065　0. 00　0. 00]　。按照最大隸屬度原則([0. 163]),源口水庫(kù)大壩低彈�；炷�土防滲墻在實(shí)際運(yùn)用中適應(yīng)程度屬于較適應(yīng)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明該工程低彈�；炷�土防滲墻可以滿足工程實(shí)際需要,但其配合比仍可進(jìn)一步優(yōu)化。

　　　　6　結(jié)　語

　　　　(1)通過對(duì)涉及防滲墻適應(yīng)性的各影響因素進(jìn)行分析,認(rèn)為變形模量、強(qiáng)度、抗?jié)B性、施工質(zhì)量、耐久性、周邊條件、墻身及墻厚等是低彈�；炷�土防滲墻在水利工程適應(yīng)性的主要影響因素,在此基礎(chǔ)上建立了防滲墻適應(yīng)性評(píng)價(jià)測(cè)度體系。

　　　　(2)采用多級(jí)模糊綜合評(píng)判法客觀地評(píng)價(jià)低彈�；炷�土防滲墻適應(yīng)性,工程實(shí)例表明,該法具有很強(qiáng)的分辨力和較高的靈敏度,評(píng)價(jià)結(jié)果符合工程實(shí)際,也為水利部門對(duì)低彈模混凝土防滲墻在實(shí)際工程運(yùn)用適應(yīng)性狀況評(píng)定提供了一種新方法。

 

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