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汇报人:

2024-01-21

船闸闸室结构不均匀沉降研究进展

目

录

CONTENCT

引言

船闸闸室结构不均匀沉降原因分析

船闸闸室结构不均匀沉降监测技术

船闸闸室结构不均匀沉降数值模拟研究

船闸闸室结构不均匀沉降防治措施研究

结论与展望

引言

船闸作为水利枢纽的重要组成部分，其闸室结构的稳定性直接关系到船舶通航的安全和效率。

不均匀沉降是船闸闸室结构常见的病害之一，会导致结构开裂、变形，甚至引发安全事故。

因此，开展船闸闸室结构不均匀沉降研究，对于保障船舶通航安全、提高船闸运行效率具有重要意义。

国内研究现状

01

近年来，国内学者在船闸闸室结构不均匀沉降方面开展了大量研究，主要集中在沉降监测技术、沉降机理分析、数值模拟和模型试验等方面。

国外研究现状

02

国外学者在船闸工程领域的研究起步较早，对于船闸闸室结构不均匀沉降问题也有深入研究，涉及地质条件、施工因素、结构形式等多个方面。

发展趋势

03

随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，未来船闸闸室结构不均匀沉降研究将更加注重精细化建模和仿真分析，同时结合大数据和人工智能等技术手段进行预测和预警。

研究目的

研究内容

本文旨在通过对船闸闸室结构不均匀沉降问题的深入研究，揭示其产生机理和发展规律，提出有效的预防和治理措施，为船闸工程的安全运行和维修养护提供科学依据。

本文将从以下几个方面展开研究：（1）船闸闸室结构不均匀沉降的监测与数据分析；（2）不均匀沉降的产生机理及影响因素分析；（3）基于数值模拟的船闸闸室结构不均匀沉降预测；（4）针对不均匀沉降的治理措施研究。

船闸闸室结构不均匀沉降原因分析

地基土性质

地基土的物理力学性质，如压缩性、抗剪强度等，直接影响闸室结构的稳定性。若地基土存在不均匀性，如软硬土层交替、存在软弱下卧层等，易导致结构不均匀沉降。

地下水条件

地下水的动态变化，如水位升降、水流冲刷等，会对地基土产生潜蚀、管涌等作用，从而影响地基稳定性，造成闸室结构不均匀沉降。

地震等自然灾害

地震等自然灾害会对地基土产生瞬时或长期的变形影响，导致闸室结构出现不均匀沉降。

基础形式的选择应根据地质条件和上部结构荷载特点进行综合考虑。若基础形式选择不当，如采用浅基础而非深基础，可能导致结构在荷载作用下产生不均匀沉降。

基础形式选择不当

若闸室结构设计刚度不足，在荷载作用下易产生较大的变形，从而导致不均匀沉降。

结构刚度不足

闸室结构上的荷载分布不均，如局部荷载过大或过小，会使得结构内力分布不均，进而引发不均匀沉降。

荷载分布不均

地基处理不当

施工质量差

施工监测不到位

若地基处理未达到设计要求，如换填不彻底、压实度不足等，会导致地基承载力不足，进而引发闸室结构不均匀沉降。

施工过程中若存在偷工减料、违反施工规范等行为，将直接影响闸室结构的施工质量，增加不均匀沉降的风险。

施工期间缺乏有效的监测措施，难以及时发现并纠正施工过程中的问题，可能导致结构在建成后出现不均匀沉降。

超载运行

维护管理不足

外部环境变化

缺乏对闸室结构的定期维护和检查，可能导致潜在问题得不到及时处理，进而引发不均匀沉降等严重后果。

外部环境的变化，如河道水位变化、水流冲刷等，会对闸室结构产生长期影响。若不及时采取应对措施，可能导致结构出现不均匀沉降。

若船闸在运营期间超载运行，将使得闸室结构承受超出设计范围的荷载，从而加速结构的不均匀沉降。

船闸闸室结构不均匀沉降监测技术

水准测量法

通过定期在闸室结构上设置水准点，使用水准仪进行高程测量，以监测闸室结构的不均匀沉降。该方法精度较高，但受天气、光线等条件影响较大。

沉降板法

在闸室结构的关键部位设置沉降板，通过定期测量沉降板的高程变化来推算闸室结构的不均匀沉降。该方法简单易行，但精度相对较低。

利用传感器、自动化测量设备等对闸室结构进行实时监测，实现数据的自动采集、传输和处理。该技术具有高精度、高时效性和远程监控等优点。

自动化监测技术

通过三维激光扫描仪对闸室结构进行全方位、高精度的扫描，获取闸室结构表面的三维坐标数据，进而分析闸室结构的不均匀沉降。该技术具有非接触、高效率和高精度等优点。

三维激光扫描技术

对监测数据进行清洗、去噪和平滑处理，以消除异常值和噪声干扰，提高数据质量。

采用统计分析、时间序列分析、回归分析等方法对监测数据进行分析，揭示闸室结构不均匀沉降的变化规律和影响因素。

利用图表、曲线等形式将监测数据和分析结果进行可视化展示，便于直观了解闸室结构不均匀沉降的情况和趋势。

数据预处理

数据分析方法

数据可视化

船闸闸室结构不均匀沉降数值模拟研究

有限元法

将连续的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互连接在一起的单元的组合体。利用在每一个单元内假设的近似函数来分片地表示全求解域上待求的未知场函数。

有限差分法

将求解域划