(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211071029.X (22)申请日 2022.09.02 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115146565 A (43)申请公布日 2022.10.04 (73)专利权人 浙江远算科技有限公司 地址 311799 浙江省杭州市淳安县千岛湖 镇阳光路68 8号301室 专利权人 浙江浙能华 光潭水力发电有限公 司　 杭州市林业水利局 (72)发明人 罗增浤　林咸志　许正　徐志刚　 闵皆昇　沈鹏飞　吴健明　曹传波　 唐治　(74)专利代理 机构 浙江翔隆专利事务所(普通 合伙) 33206 专利代理师 许守金 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 105354394 A,2016.02.24 审查员 刘莹莹 (54)发明名称 一种基于内聚力算法的双曲拱坝坝基渗流 评估方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于内聚力算法的双曲 拱坝坝基渗流评估方法及系统， 属于双曲拱坝坝 基渗流监测技术领域。 现有技术缺乏高效可靠的 双曲拱坝坝基渗流计算方案。 本发 明的一种基于 内聚力算法的双曲拱坝坝基渗流评估 方法， 构建 基于内聚力算法的热渗流应力耦合有限元模型， 用于对双曲拱坝的温度场、 应力场和渗流场进行 耦合计算， 其采用内聚力算法模拟坝体和坝基交 界面处的微裂缝和孔隙， 能准确地掌握坝基渗流 场的分布情况， 实现双曲拱坝的结构安全状态的 准确评估， 无需进行坝体和坝基交界面的网格细 化， 可以有效降低网格数量， 提高计算效率， 并具 有更好的计算稳定性， 方案科学合理， 为双 曲拱 坝坝基渗流监测和评估提供一个高效可靠的处 理方法。 权利要求书3页 说明书15页 附图7页 CN 115146565 B 2022.11.25 CN 115146565 B 1.一种基于内聚力算法的双曲拱坝 坝基渗流评估方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 根据双曲拱坝体型参数， 生成三维几何模型， 构建基于内聚力算法的热渗流应 力耦合有限元模型； 所述基于内聚力算法的热渗流应力耦合有限元模型， 用于对双曲拱坝的温度场、 应力 场和渗流场进行耦合计算， 其采用内聚力算法模拟坝体和坝基交界面处的微裂缝和 孔隙， 并通过带有孔隙水压力自由度的三维二次单元计算双曲拱坝坝基的渗流场， 其构建方法如 下： （1） 根据以下双曲拱坝拱圈中心线参数 方程， 生成双曲拱坝中心线： 其中， 为拱圈中心线任意点 处的半中心角， 面 向下游方向， 左岸侧为负， 右岸侧为 正； X为拱圈中心线某点的横坐标； Y为拱圈中心线某点的纵坐标； Rc为拱冠梁处拱圈中心线 曲率半径； （2） 沿着双曲拱坝中心线， 根据以下双曲拱坝 法向厚度参数方程， 生成双曲拱坝上下游 表面轮廓的包络线： 其中， 为拱端拱圈厚度， 为拱圈中心线拱端的半中心角， 为用于定义拱圈厚度沿 切向变化 函数的指数； （3） 双曲拱坝体型参数 是拱坝高程的函数， 函数表达式如下： 其中， Z为拱坝高程； M为6个决定拱坝中心线方程的参数， 分别为： ： 拱冠梁上游面的Y 坐标， ： 拱冠梁处的拱圈厚度， ： 左拱端拱圈厚度， ： 右拱端拱圈厚度， ： 拱冠梁处左 岸侧的拱圈中心线曲率半径， ： 拱冠梁处右岸侧的拱圈中心线曲率半径， A/B/C/D为方程 系数， 具体取值如表1所示； 表1 双曲拱坝体型参数 方程系数权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115146565 B 2（4） 针对不同的拱坝中心线参数， 具有一组不同的方程系数， 通过方程系数和拱坝中心 角， 确定双曲拱坝 坝体体型， 通过参数曲线放样得到三维几何模型； （5） 对双曲拱坝的三维几何模型进行网格划分， 整体采用20节点六面体网格形状的三 维二次单 元生成， 坝体和坝基连接位置采用薄层内聚力单 元生成； 步骤2： 利用双曲拱坝监测数据生成热力学 载荷数据和结构力学 载荷数据； 根据热力学载荷数据和结构力学载荷数据构建步骤1中的基于 内聚力算法的热渗流应 力耦合有限元模型的边界条件； 所述边界条件 包括： 双曲拱坝温度场计算所需温度边界、 上下游水位产生的静水压力和上游库底泥沙淤积 压力； 双曲拱坝温度场计算所需温度边界包括坝体外部与空气接触部分温度边界， 水位以下 坝面温度边界， 河 谷、 河岸在水位以下部 分温度边界， 河谷、 河岸 在水位以上部 分温度边界， 地基深部温度边界； 步骤3： 根据步骤2中的边界条件， 求解基于内聚力算法的热渗流应力耦合有限元模型， 得到双曲拱坝 坝基渗流计算值以及坝基渗流场的分布情况； 步骤4： 利用步骤3中的双曲拱坝坝基渗流计算值以及坝基渗流场的分布情况， 实现双 曲拱坝的结构安全状态的评估。 2.如权利要求1所述的一种基于内聚力算法的双曲拱坝坝基渗流评估方法， 其特征在 于， 所述基于内聚力算法的热渗流应力耦合有限元模型， 对双曲拱坝的温度场、 应力场和 渗流场进行耦合计算， 其采用内聚力算法模拟坝体和坝基交界面处的微裂缝和孔隙， 并通 过带有孔隙水压力自由度的三维二次单 元计算双曲拱坝 坝基的渗 流场； 所述三维二次单 元包括四面体网格形状或/和六面体网格形状或/和三 棱柱网格形状。 3.如权利要求1所述的一种基于内聚力算法的双曲拱坝坝基渗流评估方法， 其特征在 于， 坝体外部与空气接触部分温度边界采用传热 学第三类边界， 在接触面产生对流换 热； 水位以下坝面温度边界等效为第一类边界条件， 相应温度为实测水温； 河谷、 河岸在水位以下部分温度边界， 按照第 一类边界条件处理， 取值为相应高程实测 水温； 河谷、 河岸在水位以上部分温度边界， 将其转化为第 一类边界条件， 具体取值为每旬平权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115146565 B 3