WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

На правах рукописи

Гурьева Екатерина Александровна

УДК 622.271:551.586:681.3

модели и методы обработки геодинамических данных и прогнозирования деформаций грунтовых оснований площадок промышленных объектов

Специальность 05.13.01 «Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2008

Работа выполнена в Московском государственном горном университете

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор ФЕДУНЕЦ НИНА ИВАНОВНА

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

СОТНИКОВ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

доктор технических наук, профессор

Кузин Рудольф Евгеньевич

Ведущее предприятие:

Федеральное государственное унитарное предприятие «Санкт-Петербургский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт «Атомэнергопроект»»

Защита диссертации состоится "23" декабря 2008г. в 1300 час. на заседании диссертационного совета Д 212.128.07 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, д.6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета

Автореферат разослан " " 2008г.

Ученый секретарь диссертационного совета:

доктор технических наук, профессор

Куприянов Вячеслав Васильевич

Общая характеристика работы

Актуальность работы

В современных условиях в период бурного научно-технического прогресса особое внимание уделяется проблеме безопасной работы промышленных объектов. Особенно остро эта проблема стоит для таких высокотехнологичных объектов, как атомные электростанции (АЭС).

Одной из главных причин нарушения нормальной работы АЭС являются медленные во времени процессы, вызванные природными и техногенными факторами, влияющие на деформации грунтовых оснований площадок АЭС, что может приводить к возникновению аварийных ситуаций. Поэтому важной задачей для обеспечения надежной эксплуатации АЭС является системный анализ, обработка и прогноз деформаций грунтовых оснований площадок станций на ближайшие годы.

Кроме того, экспериментально установлено, что даже в сейсмически спокойных районах (средней полосы России и среднего Урала) деформации грунтовых оснований главных корпусов АЭС достигают реально ощутимых размеров и даже порого-критических пределов. А это в свою очередь приводит к необходимости постоянного наблюдения, изучения и прогнозирования поведения деформаций.

В настоящее время контроль за деформациями грунтовых оснований промышленных объектов наиболее эффективно осуществляется при помощи геодинамического мониторинга, организованного на базе измерений специальными наблюдательными пунктами (реперами). Сети таких геодинамических наблюдательных пунктов имеются на всех АЭС России.

В результате регулярных геодинамических наблюдений на промышленных объектах получаются большие массивы экспериментальных данных, которые необходимо системно анализировать и обрабатывать с целью определения деформаций грунтовых оснований площадок. До последнего времени при обработке результатов геодинамических наблюдений рассматривались временные зависимости показаний каждого установленного на объекте репера в отдельности. Из анализа совокупности таких зависимостей делали вывод о деформациях грунтового основания площадки объекта. При этом не проводился анализ совокупности геодинамических наблюдений на объекте, выполненных в одном цикле наблюдений. Также недостаточно изучено влияние различных факторов влияния на показания глубинных реперов. По этим причинам не использовалась перспективная возможность установления зависимостей между результатами геодинамических наблюдений в пространстве для каждого цикла наблюдений от параметров природно-техногенных факторов, что, в конечном итоге, позволяет с большей точностью решать задачу прогноза, снижения риска и уменьшения последствий геодинамических катастроф природного и техногенного характера.

Поэтому разработка моделей и методов обработки данных и прогнозирования деформаций грунтовых оснований площадок промышленных объектов с использованием результатов геодинамического мониторинга, устраняющих недостатки существующих методов обработки и анализа, является, безусловно, актуальной научной и практической задачей.

Большой вклад в исследование проблем деформаций оснований промышленных объектов, а также обработки данных и управления внесли видные российские и зарубежные ученые такие, как А.А. Лопанчук, В.В. Веселов, Н.И. Федунец, Л.А. Молоков, Я.С. Яцкив, Л.А. Бахвалов, А.А. Карлсон, Д.К. Потресов, В.К. Панкрушин, Р.Е. Кузин, В.А.Горбатов, Е.А. Васильев, Г.Ф. Филаретов, А.Н. Сотников, Л.П. Рябов, П.И. Брайт, М.И. Любов и др.

Цель данного научного исследования заключается в разработке нового подхода к обработке геодинамических наблюдений и прогнозированию деформаций грунтовых оснований площадок промышленных объектов, основанного на анализе совокупности данных геодинамического мониторинга.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

  • анализ проблемы деформаций оснований промышленных объектов и определение значимых природных и техногенных факторов, влияющих на деформации грунтовых оснований площадок;
  • исследование структуры взаимосвязей между природно-техногенными воздействиями и значениями вертикальных и горизонтальных деформаций;
  • разработка методик определения деформаций грунтовых оснований площадок промышленных объектов на основе результатов геодинамического мониторинга;
  • разработка модели прогнозирования общего сдвига площадки промышленного объекта с учетом влияния природно-техногенных факторов и взаимосвязей между ними;
  • разработка инструментальных средств для обработки геодинамических данных и прогнозирования деформаций грунтовых оснований площадок;
  • обоснование эффективности разработанного подхода на основе моделирования вариантов процесса деформации грунтовых оснований площадок промышленных объектов и дальнейшего прогнозирования общего сдвига площадки.

Идея работы заключается в повышении точности прогноза деформаций грунтовых оснований площадок промышленных объектов на основе исследования их зависимостей от природных и техногенных факторов, а также взаимосвязей между ними.

Основные научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:

  1. Выявлен ряд природных и техногенных факторов, оказывающих значимое влияние на деформации грунтовых оснований площадки промышленного объекта, которые до настоящего времени не принимались во внимание при формировании прогноза деформаций грунтовых оснований.
  2. Разработан новый подход к обработке геодинамических данных, включающий в себя новые методики, модели и методы, учитывающие особенности расположения наблюдательных пунктов и позволяющие в отличие от существующих анализировать динамику совокупности показаний, полученных в одном цикле наблюдений.
  3. Разработан алгоритм обработки геодинамических данных и прогнозирования общего сдвига площадки, позволяющий впервые определить деформации линейных и площадных объектов в горизонтальном и вертикальном направлениях и получить прогноз вероятной ситуации для своевременного вмешательства эксплуатационных служб промышленного объекта.
  4. Разработана нейросетевая модель прогнозирования общего сдвига площадки промышленного объекта, позволяющая повысить точность прогноза на основе параметров природно-техногенных факторов.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждается корректным использованием методов нечётких множеств, статистического анализа, теории многофакторной оптимизации, численного анализа, теории нейронных сетей, компьютерного моделирования, а также положительными результатами экспериментального моделирования разработанного пакета прикладных программ и внедрением его на ряде атомных предприятий России.

Научная значимость диссертации состоит в разработке нового подхода к обработке данных геодинамического мониторинга, позволяющего анализировать динамику совокупности наблюдений за деформациями грунтовых оснований площадок промышленных объектов, а также прогнозировать общий сдвиг площадки с учетом выявленных природно-техногенных факторов, не учитывавшихся ранее.

Практическая значимость диссертации состоит в разработке ППП «MicroDeformAPS», позволяющего осуществлять обработку больших массивов геодинамических данных, полученных на площадке промышленного объекта, в виде оформляющих геометрических фигур, а также прогнозировать на базе разработанной нейросетевой модели общий сдвиг площадки.

Реализация и внедрение результатов. Разработанный ППП «MicroDeformAPS» внедрен на Ростовской и Калининской АЭС. Разработанные модели и методы обработки данных используются в учебном процессе для подго­товки специалистов и магистров по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» специальности 230102 «Автоматизированные системы обработки информации и управления» МГГУ, включены в разделы дисциплин «Нейросетевые технологии в управлении» и «Теория принятий решений» по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника.

Апробация работы. Основные результаты диссертации и ее отдельные положения докладывались на семинарах кафедры АСУ МГГУ и международных симпозиумах «Неделя горняка» (2006 – 2008 гг., Москва).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 научные работы.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 167 наименований, содержит 22 таблицы и 36 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Многие промышленные объекты линейного и площадного типа, особенно прецизионные, к которым относятся атомные станции, линейные и кольцевые ускорители заряженных частиц, крупные радиотелескопы, специ­альные устройства радиотехнического и лазерного обеспечения, промышленные конвейеры тонкой технологии, солнечные электростанции и другие, весьма чувствительны к деформациям земной поверхности объекты.

Особое внимание в России и за рубежом уделяется проблеме повышения безопасности атомных электростанций (АЭС) и надёжности их функционирования. В этой связи особую актуальность приобрело определение и прогнозирование деформаций грунтовых оснований площадок строящихся и эксплуатируемых АЭС.

В последнее время широкое распространение для изучения деформаций грунтового основания площадок АЭС, а также производственных сооружений получил геодинамический мониторинг, который осуществляет контроль деформационных процессов путём наблюдения за смещениями специальных наблюдательных пунктов в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Проведенные исследования показали, что грунтовые основания находятся под постоянным воздействием разнообразных процессов, вызванных природными и техногенными факторами влияния. Это приводит к деформациям грунтовых оснований площадки, а, следовательно, к деформациям фундаментов сооружений, расположенных на них. Поскольку такие деформации далеко небезопасны для эксплуатации АЭС, представляется очень важным разработать новые модели и методы обработки геодинамических данных, позволяющие определять и прогнозировать деформации грунтовых оснований площадок АЭС.

Для того чтобы фиксировать такие измерения деформаций, разработана система геодинамического мониторинга на всех атомных станциях России. Созданы системы высотных геодинамических полигонов, состоящие из разного вида реперов в зависимости от их месторасположения (глубинные, грунтовые, свайные, стенные и др.) (рис.1). Поскольку установлено, что деформации фундаментов оснований зданий являются последствиями деформаций грунтовых оснований самой площадки, то целесообразно изучать результаты наблюдений за деформацией грунтового основания площадки посредством глубинных реперов, закладка которых проводится на уровне более 200 м в коренные скальные породы с целью уменьшения их вертикальных смещений. Такие реперы фиксируют измерения сдвигов площадки как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Измерения проводят раз в квартал на всех отечественных АЭС, в результате чего получают большие объемы данных, которые впоследствии обрабатывают и анализируют специалисты подразделений комплексных инженерных изысканий институтов «Атомэнергопроект». Как показало исследование существующих на данный момент систем обработки результатов геодинамического мониторинга, нет единой централизованной базы данных всех наблюдений, зафиксированных глубинными реперами всех АЭС страны, а также всех имеющихся факторов, влияющих на деформацию основания грунтовых оснований площадки под сооружениями АЭС. Наличие такой базы данных, а также аппарата обработки, системного анализа и построения прогноза деформаций на ближайшие годы имеет огромное

Рис. 1. Расположение глубинных, грунтовых реперов и осадочных деформационных марок на территории АЭС

значение для специалистов подразделений комплексных инженерных изысканий институтов «Атомэнергопроект» при создании отчетов и рекомендаций. На основании этих отчетов специалисты по безопасности АЭС, а также строители-проектировщики принимают решения о необходимости проведения компенсирующих мероприятий по укреплению тех или иных сооружений. Отсутствие достоверных отчетов, отражающих смещение фундамента энергоблока с реакторным или турбинным отделениями, может привести к непоправимой катастрофе.

Обзор и анализ существующих исследований деформаций грунтовых оснований площадок показали, что недостаточно глубоко изучено влияние различных факторов на показания глубинных реперов. Поэтому в рамках диссертации проведены исследования процессов деформаций грунтовых оснований площадок промышленных объектов, которые показали, что в период эксплуатации промышленного объекта процессы вертикальных и горизонтальных деформаций этих объектов подвергаются влиянию трех больших групп факторов: эндогенные, экзогенные и техногенные факторы.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»