Streszczenie
Celem postawionym przed niniejszą rozprawą doktorską było zbadanie czy statystyczny model EDF, znajdujący zastosowanie w interpretacji wyników pomiarów przemieszczeń pionowych betonowych zapór łukowych może być stosowany w prognozowaniu przemieszczeń betonowych zapór ciężkich. Do badań wybrano zaporę Solina, gdyż jest to najwyższa polska zapora betonowa oraz posiada ona długie ciągi obserwacyjne.
Ponieważ model EDF nie był wykonany dla zapory Solina dlatego badanie przeprowadzono w następujących krokach:
wykonanie i weryfikacja modelu przemieszczeń, wykonanie i weryfikacja prognozy przemieszczeń.
Zarówno modelowanie, jak i prognozy przeprowadzone zostały w oparciu o przemieszczenia pionowe elementów sieci kątowo – liniowej umieszczonych na filarze działowym, murach oporowych, korpusie oraz koronie zapory. Badaniami objęto także wartości przemieszczeń względnych obserwowanych z użyciem szczelinomierzy, wahadeł oraz klinometrów.
Uzyskane w wyniku modelowania średnie wartości współczynnika determinacji dla przemieszczeń pionowych obserwowanych na filarze działowym, murach oporowych oraz korpusie zapory wyniosły odpowiednio: 0,57, 0,65 oraz 0,36. Na etapie predykcji wiarygodne prognozy zostały postawione w przypadku 35% reperów kontrolowanych umieszczonych na filarze działowym, 14% punktów murów oporowych oraz 12% reperów umieszczonych na korpusie budowli. Wyniki te wykluczyły możliwość wykorzystania modelu EDF w przyjętej w analizie formie zarówno w modelowaniu, jak i predykcji przemieszczeń pionowych wskazanych elementów budowli.
Zadowalający stopień objaśnienia przemieszczeń pionowych reperów kontrolowanych umieszczonych na koronie zapory uzyskany został w 21 spośród 22 przeanalizowanych punktów. Podobnie analizy potwierdziły możliwość objaśnienia przemieszczeń względnych. Drugi etap analizy pokazał, że dla blisko 50% reperów korony zapory Solina możliwa jest predykcja przemieszczeń pionowych w oparciu o 18 – letni okres obserwacji.
Stosunkowo dużą liczbę prognoz obarczonych dopuszczalnym błędem postawiono także w oparciu o pomiary względne z użyciem szczelinomierzy oraz wahadeł umieszczonych w galerii korpusu zapory, gdzie było to odpowiednio: 43% oraz 67% punktów kontrolowanych. Analiza błędów prognoz punktowych prowadzonych w oparciu o szczelinomierze pozwoliła na potwierdzenie możliwości predykcji zmian obserwowanych z użyciem szczelinomierza położonego w sekcji 22, gdzie trafne prognozy postawiono w oparciu o 12 – letni okres obserwacji.
Praktyczne zastosowanie wyników niniejszej rozprawy doktorskiej pozwoli na wsparcie bieżącej kontroli zapory, wykrywanie nieciągłości pomiarów, czy też intensyfikacji zmian zachodzących w konstrukcji budowli, a tym samym na wczesne podejmowanie środków prewencyjnych oraz działań naprawczych.
Summary
The aim of this Ph.D. thesis was to investigate whether a statistic EDF model, which is used in interpreting the measurement results of vertical displacements of concrete arch dams, can be implemented in predictive forecasting of displacements of concrete gravity dams. The Solina Dam was selected for this research, as it is the tallest Polish concrete dam and its condition has been extensively monitored.
Because there was no EDF model realised for the Solina Dam, the research has been conducted in the following stages:
• delivery and verification of a displacement model, • delivery and verification of a displacement forecast.
Both modeling and forecasting were performed based on vertical displacements of the angular – measurement network elements placed on the pillar, retaining walls, dam body and the crest of the dam. The research also included the values of relative displacements registered by feeler gauges, pendulums and clinometers.
An average values of the coefficient of determination for the vertical displacements observed on the pillar, retaining wall and the body of the dam were 0,57; 0,65 and 0,36 respectively. The second stage of the analysis allowed for reliable forecasts for 35% of benchmarks located at the pillar, 14% of analysed points at the retaining walls and 12% of benchmarks located at the body of the Solina Dam. The obtained results ruled out the possibility of using the EDF model in the form assumed in the analysis, both in the modeling and prediction of vertical displacements observed on the pillars, retaining walls and dam body. A satisfactory degree of account of vertical displacements of the controlled benchmarks on the crest of the dam was obtained in 21 out of 22 analysed points. Similarly, analyses have confirmed the possibility of accounting for relative displacements. The second stage of the analysis showed that for nearly 50% of the benchmarks on the crest of the Solina Dam it is possible to predict vertical displacements based on an 18-year observation period.
A relatively high number of forecasts encumbered with permissible error were also based on relative measurements using pendulums and clinometers, where it was respectively 43% and 67% of analysed points. The second stage of the analysis has confirmed
possibility of forecasting the displacements observed on feeler gauge located in section 22, where forecasts encumbered with permissible error were performed using 12 – year observation period.
The practical application of the results of this Ph.D. thesis will support the ongoing monitoring of the dam, discovering any discontinuity in the measurements and escalation of fluctuations taking place within the construction of the structure, and thus allow for prompt implementation of preventive measures and remedial actions.
