基于功能的混凝土重力坝抗震风险模型研究

抗震风险评价是基于功能的抗震设计的关键问题之一。通过对大坝可能出现的抗震风险进行分析论证,在技术和经济上进行风险评估,为大坝业主提供决策依据,也可对抗震风险提出优化措施或对策。在重力坝抗震风险分析中,采用已给出的抗震破损程度划分标准,利用地震危险性分析和坝体地震易损性计算,建立了抗震风险分析模型,进行了抗震措施分析。通过金安桥混凝土重力坝抗震风险实例研究,计算得出抗震优化前后的风险概率,说明了抗震风险模型可用于混凝土重力坝的抗震风险评价。     

深厚覆盖层上土石坝抗震分析的三维真非线性方法及应用

针对强震区深厚覆盖层上土石坝工程的特点,基于土石料三维粘弹塑性动力本构模型,考虑孔隙水压力消散和扩散,建立了深厚覆盖层上土石坝地震反应分析的三维真非线性有效应力动力分析方法及抗震安全评价方法。利用土石料动力特性的大型三轴试验成果,对一深厚覆盖层上的土石坝进行了地震反应分析,给出了坝体及覆盖层地基的加速度反应、应力反应,并结合单元抗震安全系数、防渗墙动应力、地震残余变形、坝坡动力稳定性等进行了抗震评价,为大坝的抗震设计提供了有力的技术依据。     

某均质土坝在地震反应的二维应力与变形分析

大坝安全评价是现代坝体设计中的一个重要环节,是不可忽视的,尤其是对于坝体遭受地震后破坏的影响分析。本文通过从动力计算来判断该坝体的地震反应程度。综合本文所做的研究,该计算数值分析的结果表明：本文提出的土石坝二维非线性有效应力地震反应分析方法是十分便于操作且可行的,能够满足一般土石坝的计算精度要求。为土石坝的抗震设计提供了有效的分析手段,具有良好的工程应用和理论价值。     

强震作用下土石坝易损性快速精准分析的CIHA方法

强震作用下土石坝极易出现失稳破坏,从而造成人员伤亡和较大的社会经济损失.由于地震的不确定性,强震作用下土石坝失稳分析通常采用失稳概率表示,目前常用方法是地震易损性分析方法,主要有云图法和增量动力分析（incremental dynamic analysis,IDA）两种方法.IDA方法计算结果准确,但计算效率低,云图法计算效率虽高,但计算精度无法得到有效保证.基于上述问题,提出了一种基于云图法和IDA方法的地震易损性快速精准分析方法（CIHA,cloud-IDA hybrid approach）.CIHA方法可兼顾计算效率和计算精度,该方法基于云图法的对数线性回归假设,通过非线性时程分析,并对地震波进行一次放缩来计算相应损伤指标下的地震动强度值,利用地震动强度值得到的均值和方差生成土石坝在各个损伤等级下的易损性曲线.通过对Lower San Fernando土石坝的地震易损性分析,将所提CIHA方法与IDA方法的计算结果进行了对比.结果表明,在计算精度方面,CIHA方法可以获得与IDA方法相近的结果,在计算效率方面,CIHA方法相比IDA方法计算效率有显著提高.      

土石坝拟静力抗震稳定性分析与坝坡地震滑移量估算

单独采用拟静力抗震稳定性安全系数,并不能准确地评价土石坝的动力稳定性, Newmark等采用刚塑体滑移量或永久变形评价土石坝地震稳定性的建议得到了逐步认同,但土石坝地震永久变形或滑移量的估算尚缺乏合理方法。为此,将土石坝地震动力响应分析和拟静力极限平衡分析相结合,提出了合理地估算坝坡上潜在滑坡体地震滑移量的数值计算方法。首先,根据土石坝地震动力响应分析,针对圆弧滑动面和非圆弧光滑渐变曲面形式滑动面,分别采用简化Bishop法及改进的简化Bishop法计算坝坡上潜在滑动体的各个时刻拟静力安全系数。随后,对其中安全系数小于1的瞬时超载阶段,通过时间积分确定潜在滑动体的滑移量。最后,结合算例并通过具体数值计算与分析探讨了竖向地震动分量、滑坡体竖向地震响应、振动孔隙水压力等各种因素对土石坝地震位移及抗震性能的影响。     

土石坝拟静力抗震稳定分析的强度折减有限元法

基于拟静力抗震设计概念,提出利用强度折减有限单元法分析土石坝的抗震稳定性,给出了两种确定地震惯性力的方法：（1）依据《水工建筑物抗震设计规范》[1],并结合有关土石坝动态分布系数计算了沿坝高分布的地震惯性力;（2）直接利用土石坝有限元地震动力反应分析得到的单元节点加速度反应,依据建议的方法确定坝体各单元节点的地震惯性力。将上述计算确定的地震惯性力与其他形式的外荷载共同作用到土石坝上,采用强度折减有限元法确定土石坝坝体的拟静力抗震安全系数。对于稳定渗流期,水位降落期等不同工况,或需要考虑振动孔隙水压力作用的饱和无黏性土填筑坝等不同计算条件,给出了使用折减强度有限元法分析坝体抗震稳定性的实现途径和方法。研究表明,有限元法对边界条件、复杂断面条件和材料分区及荷载组合均具有较强的适应能力,因此,使用有限元法分析土石坝抗震稳定性具有显著的优越性。     

贵州岩溶地区公路地质灾害风险分析系统设计

介绍了地质灾害风险、风险评价模型等有关概念。针对贵州岩溶地区公路地质灾害现象严重的特点，在分析地质灾害危险性和受威胁对象易损性的基础上，建立公路地质灾害风险分析系统，并阐明该系统的设计思路及基本结构。     

软土地下结构的地震土压力分析研究

在软土室内动力试验和有限元有效应力动力反应分析基础上,采用一种能够全面考虑软土振动孔压上升及消散、震陷、土-结构动力相互作用等因素的软土地下建筑物抗震稳定分析方法,对上海地铁一号线典型地铁车站结构进行地震土压力计算分析。据此对各类常用地震土压力简化计算方法进行评价,为今后改进地震土压力计算方法、提高软土地下建筑抗震设计水平提供了依据。     

土石坝地震永久变形参数反演方法研究

提出了一种基于径向基网络的土石坝永久变形参数反演分析模型。该模型充分利用了径向基神经网络的非线性映射能力,只需要进行少量的样本设计,即可反演坝体永久变形参数,可以解决土石坝动力参数反演计算耗时长的问题。同时在对永久变形参数进行灵敏度分析的基础上,建立考虑参数灵敏度的网络训练目标函数,进一步提高了反演精度。将所建立的模型用于紫平铺面板堆石坝地震永久变形参数反演,采用三维有限元法进行静动力分析,并采用改进的沈珠江模型计算坝体地震永久变形。结果表明,反演参数计算的大坝地震永久变形和坝体实测永久变形数值接近,趋势一致,因而所建立的模型能够有效地反演坝体地震永久变形参数,为土石坝的动力参数反演提供了一种简便、有效的方法。     

线性与非线性强度的土石坝坝坡稳定分析下限法

土石坝的坝坡稳定是影响土石坝安全的重要因素,传统的土石坝坝坡稳定采用的是瑞典圆弧法或者毕肖普法,其计算结果既不是下限解也不是上限解。在Sloan的工作基础上,基于有效应力的方式, 用有限单元思想离散结构物,建立满足平衡条件、间断条件、应力边界条件以及屈服条件的极限分析下限法的非线性规划模型,并且编制了相应的程序,应用到土石坝坝坡稳定性的计算中。考虑了地震荷载和渗流作用,采用迭代算法对土石坝进行非线性强度指标的坝坡稳定计算。最后,以几个典型土坡和具体的土石坝工程为算例,与多种方法的分析结果比较,表明了该方法的可行性。     

地震加速度动态分布及对高土石坝坝坡抗震稳定的影响

《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-1997）建议的土石坝地震加速度动态分布系数适合于150 m以下的土石坝,而前许多土石坝的设计高度已远大于150 m。与低坝相比,高坝受地基刚性的约束减弱,坝体的自振周期延长。在坝体地震反应中,高阶自振周期与地震卓越周期耦合的机率增大,高阶振型的振动易被激发放大,从而导致坝体地震加速度沿坝高的分布与低坝有所不同。据此,采用有限元法研究了高土石坝的加速度分布,提出了高于150 m土石坝的地震加速度动态分布系数图示。在此基础上,利用堆石材料的非线性强度准则,对高度超过150 m的土石坝坝坡抗震稳定性作了进一步的分析,得出随着坝体地震加速度动态分布系数的降低,坝坡临界破坏的安全系数有所提高。     

地震作用下高堆尾矿坝永久变形与稳定性分析

综合采用时程分析法、整体变形分析法（等效节点力法和软化模量法）、极限平衡法等方法,以小打鹅尾矿库为例,分析了该高堆尾矿坝的永久变形和动力稳定性。分析了干滩面长度、尾矿堆积坝高度、设计地震加速度等影响因素对尾矿坝的安全系数和永久变形的影响,以及地震作用下尾矿坝安全系数的时程变化规律。结果表明：尾矿坝的地震永久变形与一般土石坝的存在差异,其水平方向的永久变形大于竖直方向的永久变形,且永久变形与坝高不一定呈单调递增关系;地震中尾矿坝的最小安全系数与各影响因素大体呈线性关系,而坝顶处的震陷与各影响因素之间呈非线性关系;地震过程中尾矿坝瞬时安全系数具有波动降低的特点,为此,完善了地震作用下尾矿坝最小平均安全系数的计算方法。该研究表明小打鹅尾矿库坝体的抗震性能能够满足相应抗震设防要求。     

超标准洪水条件下土石坝安全性应急判别分析

当前极端气候频发,溃坝事件时有发生,提出一种超标准洪水条件下快速判别土石坝安全性的方法对于提升中国防洪决策水平、提高抗洪抢险能力具有重要的意义。然而,由于坝体结构复杂,不确定因素众多,超标准条件下快速判断土石坝安全性具有非常大的难度。借鉴堰塞湖天然坝安全性判别的研究方法,将判别分析法应用于超标准洪水条件下土石坝的安全性快速判别分析,结果证明,该套思路是可行的。从各坝体安全性判别分析方法的预测结果来看,判别分析法和I_DB指标判别方法具有较高的判别正确率,两种判别方法正确率均达到90.0%,优于其它简单指标判别方法。     

Seismic hazard and total risk analyses for large dams in Euphrates basin,Turkey

Reservoirs constructed near urban areas pose a high-risk potential for downstream life and property. Turkey is one of the most seismically active regions in the world and has at least 1200 large dams with different types. Major earthquakes with the potential of threatening life and property occur frequently here. The Euphrates basin studied in this article is located in a seismically very active part of Turkey. The northern part of the basin is structurally cut by numerous faults. Many large dams are located on or close to these faults. In this paper we summarize the methods used for the analysis of seismic hazards and total risk, discuss the seismic hazards of thirty-two large dams constructed on the Euphrates basin on the basis of the seismic activity of the dam site and their total risk as based on physical properties and the position in the basin. The seismic hazard analyses have indicated that peak ground acceleration changes within a wide range (0.011 g and 0.564 g) for the dam sites of the basin. A seismic hazard map showing the equivalent PGA (peak ground acceleration) values was developed so as to use for the preliminary analysis of dam structures, which will be designed in the basin. The total risk analyses depending on the seismic hazard rating of dam site and risk rating of the structure have concluded that fifteen large dams have high-risk class in the basin. These dams must be analyzed with high priority and redesigned to increase the safety of the embankments and their appurtenant structures, if necessary.     

小型土石坝加密抗液化离心机振动台试验研究

地震作用下土石坝液化易导致坝坡失稳滑移等严重后果,加密法是常用的抗液化手段之一。针对坝趾压重与坝壳翻压两种坝身加密加固方法,开展了离心机振动台试验,分析了不同加密型抗液化处理的小型土石坝坝坡地震响应规律。试验结果表明,由于高水头作用下坝坡底部土体软化,未处理坝坡加速度放大系数沿高程先减小后增大,而加密坝坡加速度放大系数沿高程逐渐增大,且坝坡表面处加速度存在表面放大现象。坝趾压重和坝壳翻压提高了坝身有效应力,降低地震产生的超静孔压比,有效防止土体液化。未处理坝坡在峰值加速度为0.24g地震作用下即发生坝趾液化现象,而加密坝坡在峰值加速度为0.24g和0.45g下均未发生液化。未处理坝坡整体侧向位移大,加密处理后,在峰值加速度为0.24g下坝坡整体表现为竖向位移。坝趾压重区坝趾水平位移明显减小,坝壳翻压区坡顶沉降减小了50%。试验结果验证了坝趾压重和坝壳翻压的抗液化效果,为小型土石坝抗震加固设计提供了参考。     

基于功能的高坝建设方案的风险决策研究

为了更加安全和经济地进行抗震设计,不仅要防止结构发生倒塌破坏,而且要有效地控制结构的其他破坏状态。在此背景下,基于性能的抗震设计被广泛讨论研究,并且被认为是未来抗震设计的主要发展方向之一,在高坝建设工程领域探讨了发电经济功能的高坝建设方案的风险决策问题,提出了一种在不同震级作用下高坝震害损失的计算方法。通过水位这一变量揭示了高坝动力分析与经济损失量之间的内在联系,并以一算例说明了计算方法的正确性和可行性。     

堆石料残余变形特性与参数敏感性分析

基于搜集的国内多座土石坝堆石料的动力试验成果,研究了堆石料的振动残余变形特性。在整理试验数据过程中,尝试对沈珠江模型进行改进,改进模型充分考虑固结比对堆石料振动残余变形特性的影响,并能更好地拟合试验数据。通过对理想面板堆石坝进行地震动残余变形计算,对比分析了与沈珠江模型、孔宪京改进模型以及凌华改进模型的异同,阐述了本次改进模型的合理性。此外,在统计大量试验数据的基础上,给出了 - 与 - 关系曲线的平均线及上、下包络线,采用该统计曲线对理想面板堆石坝进行了地震残余变形敏感性分析。计算结果表明：参数c4、c5对坝体残余变形影响较大,参数c1、c2影响程度较小;选取均值曲线参数可应用于缺乏动力试验的中小型土石坝抗震设计。     

Earthquake hazard of dams along the Mekong mainstream

In this study, the earthquake hazard was evaluated for all of 19 of the proposed or built dams along the Mekong River. All values representing a potential indication of hazardous earthquakes, such as the closest earthquake and seismogenic faults and including the seismic parameters required for a seismic safety evaluation, were clarified. The results will be useful in reviewing the safety of existing dams and for the design of suitable earthquake resistant specifications for any currently or future planned dam construction in this area. Seismotectonically, 14 of the 19 proposed Mekong River dams are located within an earthquake source zone. Most of faults are potentially still active, according to both seismicity and paleoseismological evidence. In addition, the maximum credible earthquakes were estimated to be in the range of 7–8 Mw for the closest fault zone of each dam. Previous isoseismal maps indicated a risk of shaking intensities of around scale III–IV (Modified Mercalli Intensity Scale) for the dams. According to the preliminary ranging of the International Commission on Large Dams, 9 of these 19 dams are classified as in an extreme hazard class and so need careful observation and monitoring of hazardous earthquakes. An effective mitigation plan should also be prepared for each operating dam.