一种胶结坝广源化胶结料动态优化和智能调控配置方法技术

本发明专利技术公开了一种胶结坝广源化胶结料动态优化和智能调控配置方法，首先基于时空克里金插值方法进行砂砾石料场选址进行取样试验，再根据取样试验样品确定胶结坝的胶结料配合比控制范围，然后将现场拌和的胶结料的实时胶结料配合比与胶结料配合比控制范围进行对比，对误差值较大的胶结料进行报警，最后根据胶结料的性能指标，采用灰色关联法构建多因素对抗压强度的统计模型，进而对胶结坝的抗压强度进行预测，通过胶结坝的抗压强度评价拌和质量。本发明专利技术实现了胶结料拌和过程数字化和智能化调控，解决了现有技术难以实现利用高离散、宽级配、最大粒径300mm的当地材料制备性能指标符合要求的胶结筑坝材料的问题。符合要求的胶结筑坝材料的问题。符合要求的胶结筑坝材料的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种胶结坝广源化胶结料动态优化和智能调控配置方法


[0001]本专利技术属于胶结料拌和控制
，具体涉及一种胶结坝广源化胶结料动态优化和智能调控配置方法的设计。

技术介绍

[0002]胶结坝是一种土石坝和混凝土坝之外的胶结坝新型筑坝体系，筑坝材料广源化，包括天然河床砂砾料、基岩和边坡开挖料、人工破碎骨料等当地材料，骨料的级配不唯一。利用少量水泥、粉煤灰、外加剂和工程现场的不筛分、不水洗的当地材料胶结成具有一定强度、抗剪和抗冲蚀能力的材料筑坝。胶结坝筑坝材料范围宽、原材料中砂砾石占比比例不同，骨料级配变化大，离散性大，即使在同一地点，胶结料的级配也不均匀，因此在胶结材料用量固定的情况下，胶结料级配不确定性变化带来胶结砂砾石用水量的变化，进一步导致胶结砂砾石的强度波动较大，科学合理地设计配合比参数设计显得尤为关键，决定着胶结坝筑坝强度与工程安全程度。不同级配的砂砾石料的胶结砂砾石具有一定适宜的用水量范围，以及与之相对应的适宜的强度分布范围，施工过程中需要快速准确地确定配合比参数。胶结砂砾石的物理力学特性受母材粒径尺寸和级配、单位用水量、单位胶结材料用量等多因素的综合影响，定量分析不同因素对胶结砂砾石性能的影响，有助于胶结砂砾石的配合比设计及施工过程的质量控制。
[0003]胶结料拌和强调“粗筛粗拌”，拌和系统生产中由于机器运转时间过长、设备老化或故障以及人为干预错误等因素会产生物料计量偏差，甚至出现胶结材料用量不足等问题。由于胶结坝筑坝材料的广源性、离散性大，胶结砂砾石在拌和站原材料检测结果滞后、检测结果反馈不及时，拌和后原材料配合比波动大，易造成配合比无法实时监控和调整的问题；加之现场施工条件常常复杂多变，大量信息快速传递、工程建设各方参与人员交流反馈以及高效协作方面存在诸多不便，施工质量问题难以及时发现和纠正，易发展为工程质量和安全隐患等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有胶结料拌和过程中配合比无法实时监控和调整，以及胶结坝施工质量问题难以及时发现和纠正的问题，提出了一种胶结坝广源化胶结料动态优化和智能调控配置方法。
[0005]本专利技术的技术方案为：一种胶结坝广源化胶结料动态优化和智能调控配置方法，包括以下步骤：
[0006]S1、基于时空克里金插值方法选取胶结坝工程现场砂砾石料场，并在砂砾石料场选取骨料进行取样试验。
[0007]S2、分析所选的取样试验样品，确定胶结坝的胶结料配合比控制范围。
[0008]S3、在胶结坝工程现场选用连续式拌和设备将骨料、胶结材料、水和外加剂进行拌和，形成胶结料。
[0009]S4、测定实时胶结料配合比，根据实时胶结料配合比与胶结料配合比控制范围确定胶结坝的配合比误差情况，当胶结坝的配合比误差值超过设定阈值时进行报警，并反馈至胶结坝拌和生产系统进行故障检查和排除。
[0010]S5、采集胶结料的性能指标，并根据性能指标，采用灰色关联法构建多因素对抗压强度的统计模型。
[0011]S6、基于多因素对抗压强度的统计模型，采用经验公式或者BP神经网络对胶结坝的抗压强度进行预测，通过胶结坝的抗压强度评价拌和质量。
[0012]进一步地，步骤S1包括以下分步骤：
[0013]S11、将砂砾石料场选址区域进行空间格网划分，以每个格网作为一个采样点，确定现有砂砾石料场的空间坐标。
[0014]S12、确定每个格网点与现有砂砾石料场的时空克里金估计值σ：
[0015][0016]其中γ(x
i
,x
j
)表示第i个现有砂砾石料场对应采样点与第j个现有砂砾石料场对应采样点之间的时空克里金变异函数，γ(x
i
,x0)表示第i个现有砂砾石料场对应采样点与待插值格网点的时空克里金变异函数，m表示现有砂砾石料场数量，μ表示拉格朗日乘数。
[0017]S13、选取时空克里金估计值σ最大的格网点作为新增砂砾石料场，并在新增砂砾石料场选取骨料进行取样试验。
[0018]进一步地，步骤S2中采用双强度和带控制配合比设计方法确定胶结坝的胶结料配合比控制范围，其具体方法为：
[0019]A1、对胶结坝工程现场的砂砾石母材粒径进行筛分试验，将现场砂砾石母材粒径筛分为300～150mm、150～80mm、80～40mm、40～20mm及20～5mm五个级配的粗骨料和5mm以下的砂，分别按照所需砂砾石料级配称重和配制。
[0020]A2、数字量化砂砾石的级配状况，根据筛分试验结果绘制胶结料级配曲线，并采用富勒相似度系数计算出砂砾石料的级配边界，得到最粗级配、最细级配以及平均级配。
[0021]A3、以最粗级配、最细级配和平均级配的砂砾石料为试验对象，在设定范围内选取胶结材料用量进行胶结砂砾石料强度试验，并以平均级配强度最小值满足配制强度要求且最细级配强度最小值不得低于设计强度为约束条件，得到三个不同级配下的胶结砂砾石料的用水量与抗压强度之间的关系曲线。
[0022]A4、根据胶结砂砾石料的用水量与抗压强度之间的关系曲线，建立不同级配下7d、28d、90d和180d龄期和设计龄期的抗压强度与用水量关系，确定胶结坝的胶结料配合比控制范围。
[0023]进一步地，步骤S3中的胶结材料包括水泥和粉煤灰，外加剂包括阻泥剂和引气剂，连续式专用拌和设备采用滚筒将物料提升，然后自落，并利用滚筒内叶片的强制拌和作用实现对骨料、胶结材料、水和外加剂的拌和，连续式拌和设备拌和的最大粒径为200mm。
[0024]进一步地，步骤S5中的性能指标包括粒度分形维数、引气剂掺量、减水剂掺量、含泥量、胶结材料总量、粉煤灰用量、用水量、砂率和水胶比。
[0025]进一步地，步骤S5中采用灰色关联法构建多因素对抗压强度的统计模型的具体方法为：
[0026]B1、以胶结坝的抗压强度为母序列X0＝{x0(k)}，以胶结坝拌和的性能指标为子序列X
i
＝{x
i
(k)}，i＝1,2,...,n，k＝1,2,...,m，m为胶结坝拌和的性能指标总数，n为相关因素组成的数据序列的个数。
[0027]B2、对子序列中的元素进行初始化，得到初始化子序列元素x
i
′
(k)：
[0028][0029]其中表示子序列X
i
的均值。
[0030]B3、根据初始化子序列元素x
′
i
(k)计算子序列与母序列对应元素的绝对差值Δ0
i
(k)：
[0031]Δ0
i
(k)＝|x
′0(k)
‑
x
′
i
(k)|
[0032]其中x
′0(k)表示满足最小强度要求的指标序列元素。
[0033]B4、获取绝对差值最小值M1＝min|x
′0(k)
‑
x
′
i
(k)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种胶结坝广源化胶结料动态优化和智能调控配置方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于时空克里金插值方法选取胶结坝工程现场砂砾石料场，并在砂砾石料场选取骨料进行取样试验；S2、分析所选的取样试验样品，确定胶结坝的胶结料配合比控制范围；S3、在胶结坝工程现场选用连续式拌和设备将骨料、胶结材料、水和外加剂进行拌和，形成胶结料；S4、测定实时胶结料配合比，根据实时胶结料配合比与胶结料配合比控制范围确定胶结坝的配合比误差情况，当胶结坝的配合比误差值超过设定阈值时进行报警，并反馈至胶结坝拌和生产系统进行故障检查和排除；S5、采集胶结料的性能指标，并根据性能指标，采用灰色关联法构建多因素对抗压强度的统计模型；S6、基于多因素对抗压强度的统计模型，采用经验公式或者BP神经网络对胶结坝的抗压强度进行预测，通过胶结坝的抗压强度评价拌和质量。2.根据权利要求1所述的胶结坝广源化胶结料动态优化和智能调控配置方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下分步骤：S11、将砂砾石料场选址区域进行空间格网划分，以每个格网作为一个采样点，确定现有砂砾石料场的空间坐标；S12、确定每个格网点与现有砂砾石料场的时空克里金估计值σ：其中γ(x
i
,x
j
)表示第i个现有砂砾石料场对应采样点与第j个现有砂砾石料场对应采样点之间的时空克里金变异函数，γ(x
i
,x0)表示第i个现有砂砾石料场对应采样点与待插值格网点的时空克里金变异函数，m表示现有砂砾石料场数量，μ表示拉格朗日乘数；S13、选取时空克里金估计值σ最大的格网点作为新增砂砾石料场，并在新增砂砾石料场选取骨料进行取样试验。3.根据权利要求1所述的胶结坝广源化胶结料动态优化和智能调控配置方法，其特征在于，所述步骤S2中采用双强度和带控制配合比设计方法确定胶结坝的胶结料配合比控制范围，其具体方法为：A1、对胶结坝工程现场的砂砾石母材粒径进行筛分试验，将现场砂砾石母材粒径筛分为300～150mm、150～80mm、80～40mm、40～20mm及20～5mm五个级配的粗骨料和5mm以下的砂，分别按照所需砂砾石料级配称重和配制；A2、数字量化砂砾石的级配状况，根据筛分试验结果绘制胶结料级配曲线，并采用富勒相似度系数计算出砂砾石料的级配边界，得到最粗级配、最细级配以及平均级配；A3、以最粗级配、最细级配和平均级配的砂砾石料为试验对象，在设定范围内选取胶结材料用量进行胶结砂砾石料强度试验，并以平均级配强度最小值满足配制强度要求且最细级配强度最小值不得低于设计强度为约束条件，得到三个不同级配下的胶结砂砾石料的用水量与抗压强度之间的关系曲线；A4、根据胶结砂砾石料的用水量与抗压强度之间的关系曲线，建立不同级配下7d、28d、
90d和180d龄期和设计龄期的抗压强度与用水量关系，确定胶结坝的胶结料配合比控制范围。4.根据权利要求1所述的胶结坝广源化胶结料动态优化和智能调控配置方法，其特征在于，所述步骤S3中的胶结材料包括水泥和粉煤灰，所述外加剂包括阻泥剂和引气剂，所述连续式专用拌和设备采用滚筒将物料提升，然后自落，并利用滚筒内叶片的强制拌和作用实现对骨料、胶结材料、水和外加剂的拌和，所述连续式拌和设备拌和的最大粒径为200mm。5.根据权利要求1所述的胶结坝广源化胶结料动态优化和智能调控配置方法，其特征在于，所述步骤S5中的性能指标包括粒度分形维数、引气剂掺量、减水剂掺量、含泥量、胶结材料总量、粉煤灰用量、用水量、砂率和水胶比。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾金生，郑璀莹，杨会臣，史婉丽，赵春，
申请(专利权)人：北京新慧水利建筑有限公司，
类型：发明
国别省市：