基于微粒群算法的重力坝坝基多滑面稳定可靠度分析

以往混凝土重力坝坝基抗滑稳定可靠度分析大多只研究单滑面或双滑面的情形,但通常的地质条件下,基岩内可能存在多滑面失稳,目前关于重力坝多滑面抗滑稳定可靠度的研究成果相对较少。本文在刚体极限平衡等安全系数法的基础上,提出了基于微粒群算法的重力坝坝基深层多滑面抗滑稳定可靠度计算方法,该方法能够处理非线性隐式功能函数的可靠指标计算问题,即根据可靠指标的几何涵义,将可靠度计算转化为约束优化问题,从而实现智能优化计算。3个算例分析表明,该方法计算工作量少,精度和计算效率高,算法适用性广,能够应用到复杂的坝基多滑面抗滑稳定可靠度计算中。工程实例分析表明,该方法具有较高的实用价值,可为重力坝稳定安全评价方法的深入研究与重力坝结构设计提供新的思路和技术支撑。     

混凝土重力坝深层抗滑稳定模糊体系可靠度研究

抗滑稳定研究是混凝土重力坝建设的重要内容,随着建设技术的不断发展重力坝深层建设可能影响到软弱岩层,目前的研究方法在安全系数与施工技术的校核方面存在一定问题.应用模糊体系对可靠度进行研究,在模糊体系数学理论基础上应用水平截面积法对坝基进行抗滑性合理分析,对混凝土重力坝深层抗滑稳定基面与整体结构进行分析与函数处理,对不同角度的水平基面控制模糊范围在12.0～18.0,模糊体系实验参数降低至0.2353.实验结果表明,两种传统方法与文中方法的可靠度分别为0.1、0.2、0.3,文中方法可靠性更高.     

基于差分原理的重力坝深层抗滑稳定可靠度研究

为分析重力坝双斜面深层抗滑稳定可靠度,依据刚体极限平衡等安全系数法建立的极限状态方程为隐式且非线性程度较高,传统验算点法难以直接应用,采用基于差分原理的二次二阶矩(SORM)可靠度方法有效解决了该问题并计算出单一双斜面滑移通道的可靠指标;当重力坝基岩地质条件复杂、存在多条滑移通道,且滑移通道间存在共结构面的关联性,则基岩整体构成一个失稳的串联系统,在前述方法的基础上采用体系可靠度宽窄界限法,提出了重力坝基岩整体抗滑稳定可靠度计算方法。结合重力坝典型工程案例,应用该方法研究了坝基深层各单一滑移通道的可靠度以及基岩整体稳定可靠度,并采用蒙特卡罗法(MC)验证了该方法的精度和适用性。     

重力坝坝基深层抗滑稳定模糊随机可靠度分析

根据经典可靠度理论计算方法在重力坝抗滑稳定分析中的应用,深入考虑影响结构稳定性的基本变量模糊性以及失稳准则模糊性,得到重力坝模糊随机可靠度计算模型。该文选用当量转换的方法处理模糊变量;采用水平截集的方法处理失稳准则模糊性。应用工程算例验证,模糊随机可靠度方法在重力坝抗滑稳定分析中的合理性。     

重力坝多失效模式相关层间抗滑稳定体系的可靠性分析

提出了基于 Copula函数的重力坝多失效模式相关体系的可靠性分析方法.运用多元Copula函数建立了重力坝层间抗滑稳定相关体系的联合分布模型,从理论上推导了基于Copula函数求解体系相关可靠度的计算式;然后采用非参数估计方法确定了相应Copula函数中的待定参数.通过算例,验证了基于Copula函数的相关性可靠度分析模型的合理性,接着对某重力坝多失效模式相关的层间抗滑稳定体系进行了可靠性分析,并与传统方法的计算结果进行了对比.算例结果表明,Clayton Copula函数可以作为表征重力坝串联体系可靠性中失效模式间相关结构的最优Copula函数,基于Copula函数的相关性可靠度模型计算结果克服了基于独立性假设的一阶、二阶区间估计等方法的局限性,且仍在Ditlevsen二阶界限区间估计值的范围内,能够满足工程问题的精度要求.     

混凝土重力坝深层抗滑稳定分析

重力坝的深层抗滑稳定性问题是影响坝体安全的关键。本文以某工程典型坝段深层抗滑稳定为研究对象,采用多滑面抗滑稳定分析方法和强度储备法分析典型坝段坝基各滑移通道的深层抗滑稳定性,并对比两种方法在计算结果上的相同点和差异性。计算结果显示,多滑面抗滑稳定分析方法在结构复杂、错动带比较发育的坝基中的成果更为合理和真实。     

闸室抗滑稳定的模糊随机可靠度分析

针对水闸观测数据偏少,水闸闸室稳定分析中出现的大量不确定因素等问题,在刚体极限平衡法的基础上,结合随机可靠度和模糊数学理论,对节制闸闸室抗滑稳定性模糊随机可靠度进行综合探讨。选取某水闸为例,考虑地基抗剪断参数的模糊随机性,对摩擦系数f、粘聚力c等模糊随机变量采用模糊截集,将闸室失稳状态和稳定状态之间的界限采用隶属度函数模糊化,考虑水平截集、参数负相关性、隶属函数的不同取值界限以及失效准则隶属函数选取对可靠指标的影响。对比计算结果可知,模糊可靠度更能真实反映闸室抗滑的稳定性,为闸室抗滑可靠性研究提供了一种新的方法。     

基于加权响应面法的重力坝深层抗滑稳定体系可靠度分析

重力坝的深层坝基存在多个断层时,可能存在多个潜在的滑移路径。采用非线性有限元和传统的整体安全系数法计算各断层抗滑稳定的安全系数,并采用强度折减法可找到其最可能的失效路径。研究表明,强度折减系数大于各断层抗滑稳定的安全系数。基于加权响应面法,计算了各断层抗滑稳定的可靠指标,并与安全系数进行了比较,表明其安全系数与可靠指标并非存在完全的对等关系。将滑移路径中的各断层视为并联体系,各滑移路径组成串联体系,采用逐步等效线性化计算各滑移路径失效的可靠指标及深层抗滑稳定的体系可靠指标,计算结果与强度折减法基本一致,因此,在重力坝深层抗滑稳定的安全性评价中引入可靠度理论可弥补单一安全系数法存在的不足。     

基于加权响应面法的重力坝深层抗滑稳定体系可靠度分析

对于重力坝的深层抗滑稳定问题，当坝基存在多个断层时，可能存在多个潜在的滑移路径。采用非线性有限元和传统的整体安全系数法计算各断层抗滑稳定的安全系数，并采用强度折减法找到其最可能的失效路径，结果表明，强度折减系数大于各断层抗滑稳定的安全系数。基于加权响应面法，计算了各断层抗滑稳定的可靠指标，并与安全系数进行了比较，计算表明，安全系数与可靠指标并非存在完全的对等关系。将滑移路径中的各断层视为并联体系，各滑移路径组成串联体系，采用逐步等效线性化计算各滑移路径失效的可靠指标，及深层抗滑稳定的体系可靠指标，计算结果与强度折减法基本一致。建议在重力坝深层抗滑稳定的安全性评价中引入可靠度理论，弥补单一安全系数法存在的不足之处。     

重力坝坝基失稳模糊-随机风险率计算方法研究

基于重力坝坝基抗滑稳定各影响因素的随机性、模糊性以及失稳准则的模糊性,研究了坝基失稳模糊风险数学模型的求解方法,建立了基于安全系数的模糊随机极限状态方程,对设计参数的模糊采用计算简便的α水平截集法,而对失效准则的模糊采用降半梯形隶属函数。工程实例计算表明：此方法比参数与失效准则均采用α水平截集法时得到的模糊风险率区间值更趋合理,模糊风险分析计算得到的坝体安全结论也与现行规范的确定性方法一致。     

地震动和结构参数双重随机的重力坝抗滑稳定可靠度分析

地震动和坝体结构参数的随机性均对重力坝抗滑稳定可靠度有重要影响。首先建立了重力坝建基面抗滑稳定极限状态方程,将坝体水平和竖向惯性力随机过程的最大值作为随机变量,根据随机过程参数获得此随机变量的均值和方差,实现了将地震荷载和结构参数双重随机性问题统一到随机变量模式下;然后采用JC法分析了某实际工程重力坝建基面抗滑稳定可靠度,并结合地震发生的概率分析了该重力坝抗滑稳定的失效概率;最后采用正交试验法分析了各结构随机参数对可靠度和失效概率的敏感性。结果表明：本文提出将随机过程最大值作为随机变量的方法可以用于地震动和结构参数双重随机情况下的重力坝抗滑稳定可靠度分析;实例工程混凝土重力坝沿建基面抗滑稳定可靠指标为4.23,失效概率为0.001 17%;坝体材料密度、地基泊松比以及建基面黏聚力系数和摩擦系数对可靠度计算结果影响较为显著。     

应急防洪条件下重力坝抗滑稳定可靠度分析

混凝土重力坝应在流域梯级水库群应急防洪调控中发挥超蓄洪水作用,而运行期大坝安全可靠性定量评估是梯级水库群应急防洪调度的关键边界条件,因此需要研究基于实测资料的重力坝抗滑稳定可靠度计算方法。首先基于渗压监测成果和水文气象预报资料,提出了坝基扬压力变异系数的估计方法,进而结合一阶二次矩方法计算抗滑稳定可靠度;然后,以向家坝工程为例,给出大坝在运行期和超蓄洪水条件下的安全风险定量评估结果,并与传统的安全系数法进行了对比,进而讨论了计算假定、可靠度计算方法、随机参数敏感性对计算结果的影响。研究成果可作为基于贝叶斯网络的应急防洪调度方案计算方法的组成部分,为梯级水库群应急调控方案编制提供科学决策依据。     

水工钢闸门模糊刚度可靠度进一步研究

为了合理分析水工钢闸门模糊刚度可靠度,确定主梁变形隶属函数,基于现有荷载统计参数,采用当量随机化方法及JC法求出隶属函数为降半梯形分布时不同模糊上下限及降半正态分布所对应的可靠度指标。结果表明,当露顶门与潜孔门模糊下限取为钢闸门设计规范规定的变形允许值,其模糊上限分别为1.1与1.05倍下限时的可靠度指标最为合理;采用两种隶属函数所对应可靠度指标差异不大,从而建议相对变形限值隶属函数为降半梯形分布。     

重力坝失稳破坏变形表征指标警戒值的拟定

抗滑稳定是重力坝设计与运行中关注的最基本要求,其宏观层面一定程度上可表征为重力坝变形性状的转异行为。大坝变形安全警戒值的确定,传统上多基于各种确定的结构参数和数学模型,缺乏对相关影响因素不确定性的考虑。因此,从不确定性分析理论入手,在对重力坝抗滑稳定可靠指标、变形与坝前水深相关性剖析的基础上,引入响应面法,通过对大坝变形水压分量与抗滑稳定可靠指标之间函数关系的合理拟合,依据现行可靠性设计规范,提出了一种基于抗滑稳定可靠指标的重力坝变形安全警戒值拟定方法,并进行了实际工程案例验证。通过与传统典型小概率法拟定结果的比较,得出了总体合理、可行的结论。文中方法是传统方法的有益补充,可作为传统方法计算结果的有效验证手段。     

长江江源高寒地区气候变化对水文环境的影响研究综述

建基面呈复杂折面阶梯状的重力坝抗滑稳定分析,目前尚没有统一和完善的方法。基于三维刚体极限平衡理论以及条分法,将坝体看作由若干刚性滑动体组成的重力坝,提出了一种抗滑稳定分析方法——三维抗滑稳定条块法,并设计编制了相应的计算程序。采用ANSYS前处理模块的荷载计算方法,以某重力坝7号岸坡坝段为例进行了分析计算,结果表明:不同工况下该重力坝7号岸坡坝段抗滑稳定安全系数均能满足规范要求。该法计算理论较严谨,且与现行规范匹配性好,可供类似工程参考。     

大藤峡水利枢纽泄水闸坝段深层抗滑稳定性问题

大藤峡水利枢纽主坝为混凝土重力坝。根据前期勘察及施工期开挖揭露,泄水闸坝段坝基岩体发育多条层间软弱夹层,性状较差、连续性好,产状缓倾下游偏左岸,可构成坝基深层滑移边界。针对上述工程地质问题,通过分析软弱夹层分布及性状,确定结构面力学参数;进行软弱夹层与断层、节理空间组合,确定滑移模式;以刚体极限平衡法进行滑面深度的敏感性分析,并进行坝基深层抗滑稳定性计算,评价坝基深层抗滑稳定性;对不满足规范要求的坝段,亦在计算成果基础上,提出了针对性处理措施,取得理想效果。研究成果可为大型水利水电工程重力坝深层抗滑稳定性研究提供启示和借鉴。     

苏阿皮蒂重力坝深层抗滑稳定分析研究

针对重力坝坝基存在缓倾角软弱夹层的深层抗滑稳定问题,利用刚体极限平衡法分析软弱夹层的埋深、位置及倾角对深层抗滑稳定安全系数之间的影响规律。以苏阿皮蒂水利枢纽为例,根据《混凝土重力坝设计规范》,采用“等安全系数法”进行深层抗滑稳定计算,并提出在坝址处设置混凝土深齿槽,切断软弱夹层,以提高坝基的深层抗滑稳定性。结果表明,坝基经加固后的抗滑稳定安全系数满足规范要求。     

基于修正模型数值计算结果的等K法改进

等K法是校核双滑面坝基深层抗滑稳定性问题的主要方法。实际操作中,不同的取值方法对安全系数结果影响很大。现有的取值方法或根据以往的工程经验,或直接参照有限元计算成果进行取值,缺乏严格的理论基础,其合理性、使用范围有待详细判定。研究发现:①对双滑面问题,直接对滑面进行模拟得到的应力结果不宜用于刚体极限平衡法,必须对滑动面进行修正;②刚体极限平衡法中滑动力代数之和,与采用修正滑面的有限元强度折减法极限状态滑动面上剪应力叠加之和相等,并应在此基础上对安全系数及抗力角进行求解。     

大坝与抗力山体联合抗滑计算方法的初步探讨

与抗力山体联合作用是大坝抗滑稳定常用的措施,但由于受力复杂,通常采用有限元等方法进行安全评价。出于工程实用的需要,采用材料力学方法对大坝与下游抗力山体联合作用的受力状况进行分析,并以重力坝坝基刚体极限平衡抗滑稳定求解方法为基础,提出坝基抗滑稳定计算简易方法,并推导出相关公式。通过与有限元分析方法进行对比分析,认为材料力学方法的基本假定较为合理。结合典型算例和工程实例,进行抗滑稳定计算。结果表明对于该工程实例,在正常工况下,不考虑下游山体的抵抗作用及考虑该作用时,坝体抗滑稳定系数分别为2.97和4.87; 在地震工况下,这2个抗滑稳定系数分别2.24和3.89; 考虑抗力山体作用后,2种工况安全系数均大幅度提高。作为一种探索复杂受力状况下坝基稳定问题的方法,其物理力学意义清晰,计算过程简便,对于解决工程实际问题具有便捷性和实用性,其求解思路也可供其它类似工程的大坝抗滑稳定计算参考。