Page 120 - 2024年第55卷第10期

２ 高山峡谷地区坝面实时监测理论与数学模型

施工过程实时监控技术需要具有明确的监控目标及约束条件，在约束条件的限定下最大程度的满
足监控目标。深窄河谷中 ＲＣＣ坝碾压施工质量实时监控的目标是在保证碾压施工质量的前提下实现监
控方法最优。基于 Ｚｈｏｎｇ等 ［３０］ 的相关研究及悬崖边壁、倒悬体遮挡等多种复杂环境的环境特征，本文
提出了 ＲＣＣ坝碾压施工智能定位补偿数学模型，并基于该模型研发了 ＲＣＣ坝智能监控定位补偿技术
（ＰｏｓｉｔｉｏｎＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＰＣＴ）。该模型由目标函数层、环境属性层、约束条件层、补偿技
术层与控制参数计算公式层五个部分组成，具体内容如下。
（ １）目标函数层。
目标函数层定义了施工质量监控的目标，即优化压实施工质量和质量监控技术的效率。目标函数
包含压实施工质量（Ｑ）和质量监控技术效率（Ｍ）两个方面，如式（１）所示：
Ｏｐｔ（ｆ（Ｑ，Ｍ）） （１）
式中 ｆ（）表示控制方法。其中，反映施工质量与反映监控技术效率的指标及其约束条件将分别在约束
条件层中的式（ ３）与式（４）中介绍。
（２）环境属性层。
环境属性层定义了悬崖边壁、倒悬体遮挡等多种复杂环境下施工质量监测的环境，由遮挡系数
（ ｋ）及 ＧＮＳＳ卫星定位精度保证率（ＧＡ ）组成，如式（２）所示：
ＧＮＳＳ
Ｌ?Ｈ ≤ｋ
ＧＡ { ＧＮＳＳ ≤ＧＡ ｓ （２）

式中：Ｌ为河谷宽度；Ｈ为河谷深度；ｋ一般取 ２．５；ＧＡ为设计卫星定位精度保证率，一般取 ９５％。
ｓ
在悬崖边壁、倒悬体遮挡等环境中，遮挡系数较小，定位精度保证率较低，使得以往采用 ＧＮＳＳ技术
的方法工作效率较低。
（３）约束条件层。
约束条件层定义了实时压实施工质量控制的要求，包括施工质量要求和监测技术要求。其中，施
工质量要求往往直接反映了各种压实参数的控制，如式（ ３）所示：
Ｐ （ｚ，ｃ，ｓ） ＝Ｐ （ｚ，ｃ，ｓ）
ｍａ ｍｓ
Ｄ ∈［Ｄ－ Δ ｄ，Ｄ＋ Δ ｄ］
ａ ｓ ｓ ｓ ｓ
Ｓ≤Ｓ ｓ
ａ
（３）
Ｒ≤Ｒ≤Ｒ
ｓ ａ ｍａｘ
Ｖ＝ Ｖ ｓ
ａ
Ｔ＜Ｔ ｈ
ｒ
式中：Ｐ 为监测的压实机振动性能参数，包括振动力（ｚ）、振动频率（ｃ）、振动幅值（ｓ）；Ｐ 为设计
ｍａ ｍｓ
约束下的压实机性能指标；碾压层厚度 （ Ｄ ）、压实机速度 （Ｓ）、压实遍数 （Ｒ）、碾压机 行 进速度
ａ
ａ
ａ
（Ｖ）与碾压作业时间（Ｔ）为监测参数；摊铺厚度（Ｄ）、允许厚度偏差（ Δ ｄ）、压实机械速度（Ｓ）、压
ｓ
ｓ
ｓ
ｒ
ａ
实遍数（Ｒ）、压实遍数上限（Ｒ ）、碾压机行进速度上限（Ｖ）与层间间隔时间（Ｔ）为设计约束参数。
ｓ ｍａｘ ｓ ｈ
监测技术要求反映了对压实参数监测、分析和反馈技术效率和准确性方面的要求，如式（ ４）所示：
{ ＰＡ≥ＰＡ ｓ （４）
ａ
ＧＡ≥ＧＡ
ｓ
ａ
ＴＭＦ≤ＴＭＦ
ａ ｓ
式中：碾压参数监测精度（ ＰＡ）、监测精度保证率（ＧＡ）、监测反馈时间 （ＴＭＦ）为监测参数；ＰＡ、
ａ ａ ａ ｓ
ＧＡ、ＴＭＦ为设计要求的对应约束参数，即碾压参数监测最低精度、监测精度最低保证率、监测最长
ｓ ｓ
反馈时间。
５
— １ ２ ０ —