Monitoring of the natural frequencies of Chirkey arch dam
| Autor: | A.V. Liseikin, V.S. Seleznev, Z.A. Adilov |
|---|---|
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Инженерно-строительный журнал, Vol 96, Iss 4, Pp 15-26 (2020) |
| DOI: | 10.18720/mce.96.2 |
| Popis: | The article presents a method for monitoring the natural frequencies of HPP dams according to continuous seismic observations. The object of the research is the largest arched dam in Russia, the Chirkey HPP located in the Caucasus. If damaged, it could cause great loss of property and human life, but disasters can be minimized by using effective dam structural health monitoring. The study for changes in the natural frequencies of engineering structures is one of the most common methods of remote control over their structural health. However, the determination of values of natural frequencies of huge concrete dams is a very difficult procedure due to their have complex construction. Moreover, interpretation of changes in the natural frequencies values is difficult due to the significant influence of the water level in the reservoir. Consequently, at the initial stage, we performed a detailed study of the natural oscillations of the dam using the method of coherent restoration of the standing wave fields with the definition of both the natural frequencies of the structure and their modes. They were conducted twice at the minimum and maximum upstream level and for the first time highlighted the features of seasonal changes in the full field of standing waves. The normal modes were determined that are present in oscillations at different upstream levels and which frequencies can be detected continuously from the records of seismic equipment. The series of frequency changes during the year are calculated. For the first time we established that, frequency changes are by 5 to 11 days behind reservoir level changes and assumed that relaxation processes of the dam body and / or its base cause the delay after the upstream level changes. We calculated dependencies for predicting the frequency values from the reservoir level, taking into account the delay time. As a result, we proposed an approach for monitoring of the dam structural health based on a comparison of the observed natural frequencies with the predicted ones. The developed method can be applied to monitor the structural health of concrete dams of other HPPs. В статье представлен способ мониторинга собственных частот плотин ГЭС по данным непрерывных сейсмических наблюдений. Объект исследования – крупнейшая в России арочная плотина Чиркейской ГЭС, расположенная на Кавказе. Ее разрушение может привести к значительным людским и материальным потерям, но бедствия можно свести к минимуму за счет использования эффективных методов контроля над целостностью плотины. Исследование изменений собственных частот инженерных сооружений является одним из распространенных методов неразрушающего контроля над их техническим состоянием. Однако, определение собственных частот крупных плотин гидроэлектростанций затруднено из-за их сложной конструкции. Кроме этого, интерпретация изменений частот осложнена значительным влиянием уровня воды в водохранилище. Поэтому, на первоначальном этапе выполнено детальное изучение собственных колебаний плотины методом когерентного восстановления полей стоячих волн с определением как собственных частот, так и их мод. Эти исследования были проведены дважды при минимальном и максимальном уровнях наполнения водохранилища, что впервые позволило определить особенности сезонных изменений в полном поле стоячих волн. Были установлены моды, которые присутствуют в колебаниях при разных напорах и частоты которых непрерывно определяются из записей сейсмической аппаратуры. Построены ряды изменения частот в течение года. Впервые установлено, что изменения частот запаздывают относительно изменений уровня водохранилища на величину от 5 до 11 суток и предположено, что задержка вызвана процессами релаксации тела плотины и/или его основания после изменения напора. Рассчитаны зависимости для прогнозирования значений частот от уровня водохранилища, учитывающие время задержки. Предложен подход к мониторингу технического состояния плотины, основанный на сравнении наблюдаемых собственных частот с прогнозируемыми. Разработанный способ может быть применен для контроля за состоянием бетонных плотин других ГЭС. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|