一种基于大数据处理的水坝建造方法
技术领域
本发明涉及水坝建造技术领域，尤其涉及一种基于大数据处理的水坝建造方法。
背景技术
水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程，也称为水工程。通过修建水利工程，能够控制水流，防止洪涝灾害，并进行水量的调节和分配，以满足人民生活和生产对水资源的需要。
挡水坝施工存在很多技术和施工上的困难，目前水坝施工采用整体化施工，一次性施工水坝，施工难度大，耗时长，并且整体施工产生的水坝在洪灾时，可能会出现水坝整体垮塌现象，防洪和抗震的安全性能差，且会造成大量资金的流失。
现有技术中在对水坝进行实际建造时，由于建造位置所处环境均存在差异，即便使用相同的建造材料进行建造，建造完成的水坝的抗压强度也会存在不同，在材料选取时，需要检测大量的参量作为参考依据，且建造完成后的水坝仍有可能无法承受指定强度，最终导致水坝垮塌，安全性低。
发明内容
为此，本发明提供一种基于大数据处理的水坝建造方法，用以克服现有技术中无法根据建造点的具体环境选取合适的建筑材料导致的水坝安全性低的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于大数据处理的水坝建造方法，包括：
步骤1：使用水坝施工检测器对现场的地质环境进行勘察，水坝施工检测器从云端检索对应数据并通过计算后选定本次水坝施工尺寸以及建造所需的砌石种类、砌筑泥浆成分和外浇筑水泥成分；
步骤2：根据预设的水坝尺寸选取指定的围堰尺寸，根据预设的水坝尺寸选取指定土方量和指定的保护层厚度，确定完成后进行土方开挖；
步骤3：土方开挖完成后，施工人员对地面进行清理，清理完成后施工人员在清理后地面铺设防渗层，在防渗层表面缝合土工布并在缝合完成后铺设防渗保护层；
步骤4：施工人员使用所述砌筑砂浆和合格的砌石对水坝进行砌筑，砌筑完成后，对坝体外表面进行混凝土浇筑，浇筑完成后对坝体外表面混凝土进行养护；
步骤5：养护完成后，在坝体周边依次进行消力池、挡水墙和截水墙的施工，施工完成后进行土方回填完成对水坝的建造。
进一步地，所述水坝施工检测器在施工前会对环境参数进行检测，在检测完成后水坝施工检测器根据施工所处的地理位置，通过云端数据库检索数据，根据检测数据和针对该地理位置的检索信息得出施工区在施工期间内的平均环境参数，水坝施工检测器根据上述平均环境参数建立平均施工环境矩阵E0和平均河流矩阵组S0；对于平均施工环境矩阵E0，E0(t，s，P，M)，其中，t为施工期间内施工环境的平均温度，s为施工期间内施工环境的平均湿度，P为施工期间内施工环境的平均降雨量，M为施工期间内施工环境中的平均土壤密实度；对于平均河流矩阵组S0，S0(L，D，V，Q)，其中，L为河流的平均宽度，D为河流的平均河床深度，V为河流的平均水流速，Q为河流的平均水流量；水坝施工检测器在建立完平均环境参数矩阵时，会根据平均环境参数计算出所需砌石强度%20C，
所述水坝施工检测器中还预存有预设抗压强度矩阵C0(C1，C2，C3，C4) 和预设水坝材料矩阵组K(K1，K2，K3，K4)；其中，C1为第一预设抗压强度， C2为第二预设抗压强度，C3为第三预设抗压强度，C4为第四预设抗压强度，各预设抗压强度的数值按照顺序逐渐增加；K1为第一预设水坝材料矩阵，K2为第二预设水坝材料矩阵，K3为第三预设水坝材料矩阵，K4为第四预设水坝材料矩阵，各预设水坝材料矩阵中材料的抗压强度按照顺序依次增加；对于第i预设水坝材料矩阵Ki，i＝1，2，3，4，Ki(Ki1，Ki2，Ki3)，其中Ki1为第i预设砌石，Ki2为第i预设砌筑砂浆，Ki3为第i预设混凝土；
当所述水坝施工检测器计算出C时，水坝施工检测器会将C与C0矩阵中的各项数值依次进行比对：
当C≤C1时，水坝施工检测器选取K1矩阵中的材料作为水坝施工材料；
当C1＜C≤C2时，水坝施工检测器选取K2矩阵中的材料作为水坝施工材料；
当C2＜C≤C3时，水坝施工检测器选取K3矩阵中的材料作为水坝施工材料；
当C3＜C≤C4时，水坝施工检测器选取K4矩阵中的材料作为水坝施工材料。
进一步地，所述水坝施工检测器中还设有预设河流流量Q0(Q1，Q2，Q3) 和预设水坝底厚T0(T1，T2，T3)；其中，Q1为第一预设河流流量，Q2为第二预设河流流量，Q3为第三预设河流流量，各预设流量的数值按照顺序逐渐增加； T1为第一预设水坝底厚，T2为第二预设水坝底厚，T3为第三预设水坝底厚，各水坝底厚的厚度值按照顺序逐渐增加；水坝施工检测器在检测完河流的平均水流量Q时，还会将Q与Q0中的各项数值进行比对：
当Q≤Q1时，水坝施工检测器将T1作为水坝的预设底厚T；
当Q1＜Q≤Q2时，水坝施工检测器将T2作为水坝的预设底厚T；
当Q2＜Q≤Q3时，水坝施工检测器将T3作为水坝的预设底厚T；
确定水坝底厚T后，水坝施工检测器从云端数据库中选取指定的T/H比值从而确定水坝的预设高度H；在确定完成后，水坝施工检测器建立预设水坝尺寸矩阵B(T，H，L)，其中L为河流宽度。
进一步地，当所述预设坝高H小于河床深度D时，水坝施工检测器会重新调节H的具体数值并根据调节后的H值和T/H比值重新调节水坝底厚值T。
进一步地，所述水坝施工检测器中还设有预设土方矩阵组F(F1，F2，F3， F4)，其中，F1为第一预设土方矩阵，F2为第二预设土方矩阵，F3为第三预设土方矩阵，F4为第四预设土方矩阵，对于第i预设土方矩阵Fi，i＝1，2，3，4，Fi(fi1，fi2)，其中fi1为第i预设土方量，fi2为第i预设保护厚度；
所述水坝施工检测器中还设有预设水坝体积矩阵Vb0(Vb1，Vb2，Vb3，Vb4)，其中，Vb1为第一预设水坝体积，Vb2为第二预设水坝体积，Vb3为第三预设水坝体积，Vb4为第四预设水坝体积，各预设水坝体积值按照顺序逐渐增加；
当水坝施工检测器建立预设水坝尺寸矩阵B(T，H，L)时，水坝施工检测器会根据矩阵B中的数值计算水坝的体积Vb并在计算完成后将Vb与Vb0中的各项数值进行比对：
当Vb≤Vb1时，水坝施工检测器选用F1矩阵中的参数进行土方开挖；
当Vb1＜Vb≤Vb2时，水坝施工检测器选用F2矩阵中的参数进行土方开挖；
当Vb2＜Vb≤Vb3时，水坝施工检测器选用F3矩阵中的参数进行土方开挖；
当Vb3＜Vb≤Vb4时，水坝施工检测器选用F4矩阵中的参数进行土方开挖；
在对指定区域进行土方开挖时，先使用大型挖掘设备对指定底面进行挖掘，当实际挖掘深度开挖达到预设高度时，预留fi2厚度的保护层并采用人工开挖。
进一步地，所述水坝施工检测器中还设有预设回填矩阵组Ht(Ht1，Ht2， Ht3，Ht4)，其中Ht1为第一预设回填矩阵，Ht2为第二预设回填矩阵，Ht3为第三预设回填矩阵，Ht4为第四预设回填矩阵；对于第i预设回填矩阵Hti，Hti (hti1，hti2)，其中hti1为第i单层回填厚度，hti2为第i单层回填密实度；在水坝养护完成并开始进行回填时：
当水坝施工检测器在土方开挖时选用F1矩阵中的参数，在回填时水坝施工检测器选用Ht1中的参数进行回填；
当水坝施工检测器在土方开挖时选用F2矩阵中的参数，在回填时水坝施工检测器选用Ht2中的参数进行回填；
当水坝施工检测器在土方开挖时选用F3矩阵中的参数，在回填时水坝施工检测器选用Ht3中的参数进行回填；
当水坝施工检测器在土方开挖时选用F4矩阵中的参数，在回填时水坝施工检测器选用Ht4中的参数进行回填。
进一步地，所述水坝施工检测器外接有密实度检测器，在对土方进行回填时，水坝施工检测器会根据选定的第i预设回填矩阵Hti将矩阵中的第i单层回填密实度hti2输送至所述密实度检测器，在对单层回填层完成夯实后，密实度检测器会检测夯实后回填层的密实度：当实际密实度与预设的单层回填密实度hti2 相同时，水坝施工检测器会发出夯实完成信号，施工人员开始进行下一层的回填；当实际密实度小于预设的单层回填密实度hti2时，水坝施工检测器会发出夯实不合格的通知，施工人员对回填层进行二次夯实直至实际密实度等于预设的单层回填密实度hti2。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过使用水坝施工检测器对现场的环境进行勘察，依次检测施工地所处环境中的温度、湿度、降雨量和湿度，通过使用上述参数进行计算得出修正参数以对水坝的预设强度进行修正，能够保证选取的建造材料能够适用于特定的环境中，能够有效排除环境因素对水坝的影响，使水坝在建成后能够稳固承受水流的冲击，从而提高了水坝的安全性。
进一步地，所述水坝施工检测器通过使用云端数据库进行检索，通过检索后，水坝施工检测器能够得到建造地区在指定时间区间内的各时间节点的环境参量，通过统计所述参量，能够得到各项环境参量的平均值，在对预设强度进行修正时选用平均参量，使水坝在建成后能够适应在指定时间周期内的环境变化，从而进一步提高了所述水坝的安全性。
进一步地，所述水坝施工检测器能够根据河流中的水流量确定水坝底厚，并根据T/H比确定水坝高度，能够使水坝本体有效承受河流带来的冲击力，从而进一步提高了所述水坝的安全性。
尤其，所述水坝建设检测器还会根据河床深度D实时调节水坝的高度，同时根据调节后的高度和T/H比调节水坝的底厚，在保证水坝强度的同时，使水坝达到了应有的工作结构。
进一步地，所述水坝施工检测器还会根据水坝尺寸选取对应的土方量和保护层尺寸，通过使用与水坝尺寸相对应的土方量，能够使水坝建成后更加稳固，从而能够使水坝具有更高的抗冲击性，进一步提高了所述水坝的安全性。
进一步地，所述水坝施工检测器中还设有预设回填矩阵组，在各回填矩阵组中的各回填矩阵中均设有对应的单层回填厚度和单层回填密实度，在水坝建造完成后，进行回填时，施工人员能够根据指定的单层回填厚度和单层回填密实度使回填的土方以指定的密实度对水坝进行固定，增加了水坝的抗压强度，从而进一步提高了所述水坝的安全性。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
本发明所述基于大数据处理的水坝建造方法包括以下步骤：
步骤1：使用水坝施工检测器对现场的地质环境进行勘察，水坝施工检测器从云端检索对应数据并通过计算后选定本次水坝施工尺寸以及建造所需的砌石种类、砌筑泥浆成分和外浇筑水泥成分；
步骤2：根据预设的水坝尺寸选取指定的围堰尺寸，根据预设的水坝尺寸选取指定土方量和指定的保护层厚度，确定完成后进行土方开挖；
步骤3：土方开挖完成后，施工人员对地面进行清理，清理完成后施工人员在清理后地面铺设防渗层，在防渗层表面缝合土工布并在缝合完成后铺设防渗保护层；
步骤4：施工人员使用所述砌筑砂浆和合格的砌石对水坝进行砌筑，砌筑完成后，对坝体外表面进行混凝土浇筑，浇筑完成后对坝体外表面混凝土进行养护；
步骤5：养护完成后，在坝体周边依次进行消力池、挡水墙和截水墙的施工，施工完成后进行土方回填完成对水坝的建造。
具体而言，所述水坝施工检测器在施工前会对环境参数进行检测，在检测完成后水坝施工检测器根据施工所处的地理位置，通过云端数据库检索数据，根据检测数据和针对该地理位置的检索信息得出施工区在施工期间内的平均环境参数，水坝施工检测器根据上述平均环境参数建立平均施工环境矩阵E0和平均河流矩阵组S0；对于平均施工环境矩阵E0，E0(t，s，P，M)，其中，t为施工期间内施工环境的平均温度，s为施工期间内施工环境的平均湿度，P为施工期间内施工环境的平均降雨量，M为施工期间内施工环境中的平均土壤密实度；对于平均河流矩阵组S0，S0(L，D，V，Q)，其中，L为河流的平均宽度，D为河流的平均河床深度，V为河流的平均水流速，Q为河流的平均水流量；水坝施工检测器在建立完平均环境参数矩阵时，会根据平均环境参数计算出所需砌石强度 C，
所述水坝施工检测器中还预存有预设抗压强度矩阵C0(C1，C2，C3，C4) 和预设水坝材料矩阵组K(K1，K2，K3，K4)；其中，C1为第一预设抗压强度， C2为第二预设抗压强度，C3为第三预设抗压强度，C4为第四预设抗压强度，各预设抗压强度的数值按照顺序逐渐增加；K1为第一预设水坝材料矩阵，K2为第二预设水坝材料矩阵，K3为第三预设水坝材料矩阵，K4为第四预设水坝材料矩阵，各预设水坝材料矩阵中材料的抗压强度按照顺序依次增加；对于第i预设水坝材料矩阵Ki，i＝1，2，3，4，Ki(Ki1，Ki2，Ki3)，其中Ki1为第i预设砌石，Ki2为第i预设砌筑砂浆，Ki3为第i预设混凝土。
当所述水坝施工检测器计算出C时，水坝施工检测器会将C与C0矩阵中的各项数值依次进行比对：
当C≤C1时，水坝施工检测器选取K1矩阵中的材料作为水坝施工材料；
当C1＜C≤C2时，水坝施工检测器选取K2矩阵中的材料作为水坝施工材料；
当C2＜C≤C3时，水坝施工检测器选取K3矩阵中的材料作为水坝施工材料；
当C3＜C≤C4时，水坝施工检测器选取K4矩阵中的材料作为水坝施工材料。
具体而言，所述水坝施工检测器中还设有预设河流流量Q0(Q1，Q2，Q3) 和预设水坝底厚T0(T1，T2，T3)；其中，Q1为第一预设河流流量，Q2为第二预设河流流量，Q3为第三预设河流流量，各预设流量的数值按照顺序逐渐增加； T1为第一预设水坝底厚，T2为第二预设水坝底厚，T3为第三预设水坝底厚，各水坝底厚的厚度值按照顺序逐渐增加；水坝施工检测器在检测完河流的平均水流量Q时，还会将Q与Q0中的各项数值进行比对：
当Q≤Q1时，水坝施工检测器将T1作为水坝的预设底厚T；
当Q1＜Q≤Q2时，水坝施工检测器将T2作为水坝的预设底厚T；
当Q2＜Q≤Q3时，水坝施工检测器将T3作为水坝的预设底厚T。
确定水坝底厚T后，水坝施工检测器从云端数据库中选取指定的T/H比值从而确定水坝的预设高度H；在确定完成后，水坝施工检测器建立预设水坝尺寸矩阵B(T，H，L)，其中L为河流宽度。
具体而言，当所述预设坝高H小于河床深度D时，水坝施工检测器会重新调节H的具体数值并根据调节后的H值和T/H比值重新调节水坝底厚值T。
具体而言，所述水坝施工检测器中还设有预设土方矩阵组F(F1，F2，F3， F4)，其中，F1为第一预设土方矩阵，F2为第二预设土方矩阵，F3为第三预设土方矩阵，F4为第四预设土方矩阵，对于第i预设土方矩阵Fi，i＝1，2，3，4， Fi(fi1，fi2)，其中fi1为第i预设土方量，fi2为第i预设保护厚度。
所述水坝施工检测器中还设有预设水坝体积矩阵Vb0(Vb1，Vb2，Vb3，Vb4)，其中，Vb1为第一预设水坝体积，Vb2为第二预设水坝体积，Vb3为第三预设水坝体积，Vb4为第四预设水坝体积，各预设水坝体积值按照顺序逐渐增加。
当水坝施工检测器建立预设水坝尺寸矩阵B(T，H，L)时，水坝施工检测器会根据矩阵B中的数值计算水坝的体积Vb并在计算完成后将Vb与Vb0中的各项数值进行比对：
当Vb≤Vb1时，水坝施工检测器选用F1矩阵中的参数进行土方开挖；
当Vb1＜Vb≤Vb2时，水坝施工检测器选用F2矩阵中的参数进行土方开挖；
当Vb2＜Vb≤Vb3时，水坝施工检测器选用F3矩阵中的参数进行土方开挖；
当Vb3＜Vb≤Vb4时，水坝施工检测器选用F4矩阵中的参数进行土方开挖。
在对指定区域进行土方开挖时，先使用大型挖掘设备对指定底面进行挖掘，当实际挖掘深度开挖达到预设高度时，预留fi2厚度的保护层并采用人工开挖。
具体而言，所述水坝施工检测器中还设有预设回填矩阵组Ht(Ht1，Ht2， Ht3，Ht4)，其中Ht1为第一预设回填矩阵，Ht2为第二预设回填矩阵，Ht3为第三预设回填矩阵，Ht4为第四预设回填矩阵；对于第i预设回填矩阵Hti，Hti (hti1，hti2)，其中hti1为第i单层回填厚度，hti2为第i单层回填密实度；在水坝养护完成并开始进行回填时：
当水坝施工检测器在土方开挖时选用F1矩阵中的参数，在回填时水坝施工检测器选用Ht1中的参数进行回填；
当水坝施工检测器在土方开挖时选用F2矩阵中的参数，在回填时水坝施工检测器选用Ht2中的参数进行回填；
当水坝施工检测器在土方开挖时选用F3矩阵中的参数，在回填时水坝施工检测器选用Ht3中的参数进行回填；
当水坝施工检测器在土方开挖时选用F4矩阵中的参数，在回填时水坝施工检测器选用Ht4中的参数进行回填。
具体而言，所述水坝施工检测器外接有密实度检测器，在对土方进行回填时，水坝施工检测器会根据选定的第i预设回填矩阵Hti将矩阵中的第i单层回填密实度hti2输送至所述密实度检测器，在对单层回填层完成夯实后，密实度检测器会检测夯实后回填层的密实度：当实际密实度与预设的单层回填密实度hti2 相同时，水坝施工检测器会发出夯实完成信号，施工人员开始进行下一层的回填；当实际密实度小于预设的单层回填密实度hti2时，水坝施工检测器会发出夯实不合格的通知，施工人员对回填层进行二次夯实直至实际密实度等于预设的单层回填密实度hti2。
至此，已经结合优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
