重力坝坝基失稳模糊风险分析方法研究

重力坝坝基失稳模糊风险分析方法研究

论文摘要

在重力坝的安全评价体系中,其抗滑稳定性一直是十分重要的内容,目前在重力坝抗滑稳定性分析中一般是通过刚体平衡法计算安全系数来评价的,但在实际工程中,常规的安全系数法并没有考虑到影响安全系数的各个参数变量的不确定性,对其稳定性进行“一刀切”的评价是不够合理的,往往具有局限性。本文的主要内容包括:首先,本文介绍了大坝抗滑稳定计算中传统的刚体极限平衡法、有限元法和分项系数法及其应用,并结合工程实例得到一致的结论。在此基础上研究了大坝失稳的不确定性,并提出应对大坝失稳进行风险分析。其次,基于风险分析中存在的随机不确定性进行重力坝坝基失稳随机风险分析,并对分析中各变量的相关性和敏感性进行研究。结合工程实例得出,不考虑摩擦系数与粘聚力的负相关性会使风险率计算值偏高,即计算结果偏于安全;通过敏感性分析则可得到各设计变量中对可靠性指标和风险的主要敏感因子,如摩擦系数、粘聚力和上游水位,以及其他非敏感因子,经分析得出了对重力坝坝基稳定影响较重要的因素,可为重力坝的设计施工提供指导,同时将非敏感因子按定值处理也可以大大简化模糊风险的计算研究。本文的重点是,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,引入模糊数学理论,建立了三种情况下的模糊风险计算模型,并详细介绍了常用的模型求解方法——α水平截集法。建立了基于安全系数的模糊随机极限状态方程,提出并采用改进的模糊处理方法进行相应模糊风险率的计算与研究: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,计算中搜寻设计参数和失效准则的模糊对风险率影响程度一致时的模糊区间,并以此区间计算得到的风险率作为最终的模糊风险率进行评价。工程实例计算表明:此方法比参数与失效准则均采用a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。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 问题的提出
  • 1.2 重力坝抗滑稳定分析方法及研究现状
  • 1.2.1 确定性分析方法
  • 1.2.2 不确定性分析方法
  • 1.3 国内外风险分析研究现状
  • 1.4 国内外模糊风险分析研究现状
  • 1.5 本文主要内容
  • 2 风险分析的相关理论
  • 2.1 风险分析的相关概念
  • 2.1.1 荷载与抗力
  • 2.1.2 风险的概念与含义
  • 2.1.3 单项风险和总风险
  • 2.1.4 风险分析的程序框架
  • 2.2 常用的风险估计方法
  • 2.3 大坝失稳不确定性分析
  • 2.4 大坝风险标准
  • 2.5 本章小结
  • 3 模糊理论和模糊风险分析方法
  • 3.1 模糊性概述
  • 3.2 模糊集合与隶属函数
  • 3.3 隶属函数的确定
  • 3.4 水平截集与模糊概率
  • 3.5 模糊风险计算模型
  • 3.5.1 设计参数具有模糊性、失效准则明确的模糊风险模型
  • 3.5.2 设计参数具有随机性、失效准则具有模糊性的模糊风险模型
  • 3.5.3 设计参数和失效准则均具有模糊性的模糊风险模型
  • 3.6 模糊风险模型的求解
  • 3.6.1 设计参数的模糊处理
  • 3.6.2 失效准则的模糊处理
  • 3.6.3 模糊风险率的计算
  • 3.7 本章小结
  • 4 重力坝坝基抗滑稳定的传统分析方法
  • 4.1 抗滑稳定计算荷载
  • 4.2 刚体极限平衡法
  • 4.3 有限元法
  • 4.4 分项系数法
  • 4.5 工程应用实例
  • 4.5.1 工程概况
  • 4.5.2 基本资料与荷载组合
  • 4.5.3 刚体极限平衡法的应用
  • 4.5.4 有限元法的应用
  • 4.5.5 分项系数法的应用
  • 4.6 本章小结
  • 5 重力坝坝基失稳随机风险分析及敏感性分析
  • 5.1 坝基抗滑稳定分析中的随机不确定性
  • 5.1.1 水位的随机不确定性分析与处理
  • 5.1.2 岩土体力学参数的随机不确定性分析和处理
  • 5.2 功能函数的选择
  • 5.3 相关性处理
  • 5.4 参数变量的敏感性分析
  • 5.5 工程应用实例
  • 5.5.1 关于变量截尾
  • 5.5.2 计算结果
  • 5.5.3 参数相关性分析
  • 5.5.4 参数敏感性分析
  • 5.5.5 忽略非敏感因子随机性的影响分析
  • 5.6 本章小结
  • 6 重力坝坝基抗滑稳定的模糊风险分析
  • 6.1 坝基抗滑稳定分析的模糊不确定性
  • 6.1.1 设计参数的模糊不确定性分析与处理
  • 6.1.2 失效准则的模糊不确定性分析与处理
  • 6.2 模糊风险率的计算方法
  • 6.2.1 设计参数的模糊处理
  • 6.2.2 失稳准则的模糊处理
  • 6.2.3 模糊风险率的计算
  • 6.3 工程应用实例
  • 6.3.1 设计参数具有模糊性时模糊风险率的计算与分析
  • 6.3.2 失效准则具有模糊性时模糊风险率的计算与分析
  • 6.3.3 失效准则与设计参数均具有模糊性时模糊风险率的计算与分析
  • 6.4 本章小结
  • 7 结论与展望
  • 7.1 结论
  • 7.2 展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
  • 致谢
  • 相关论文文献

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