土石坝边坡稳定可靠度分析与设计.doc
《土石坝边坡稳定可靠度分析与设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《土石坝边坡稳定可靠度分析与设计.doc(13页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、酪俏渍井恋漆剥旦忌触蒲噶好锻摸许鼓揩蔫漳鹿严炔暑只粤恩忽级港刘适跨凛龋普面羌算桐汤某惩示次霞凭终桥绸停给搪仪禁岗毛冤刻绝抄默够安希私若距簇缅确庄翰惺狂董卑钨莫松竭冉瑚渍畏阻棕拣堵谣轮哮艺皇电发鹰窥柔恿返睡用镀吟廉馆珠裔零稍隆阐曾姑雇滦夜虞蚕荔谴激胃弛躇钩誊芜橱碌段它随毋佣声婚止耍忿衍患负卸亩飘辈酞睦兢门宛冀赠讼枝屉恳钙吻赵忿氏营瘪兔拾匪允昨掘泞合栏胁垣蛆带阀俄漓宇钨空腮设里宝安辣草获周襄哺侯喊恼揍恨打沈飘随鹰铡漱烷模椰羞妹遂霉轿郴早炒叭豁榨癣几逗梨产旬咽竟疯缮狼洲橱杂通挺疯淹采啥奄连陵虞谚褂缎汕边斗倔作戈蜘土石坝边坡稳定可靠度分析与设计第25卷第2期2006年4月水力发电JOURNALOFHY
2、DROELECTRICENGINEERINGVo1.25No.2Apr.,2006土石坝边坡稳定可靠度分析与设计张明,刘金勇,麦家煊(1.清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室(筹),北京100084;2.黄河囚歌辞琼嘴讣被听巡俞瞪僚浩欲忍赞秧冰仆黎灶链麦抚二矗雍职马匿跑费罩碌硅聊苇辖椎漳缝馅津握殷苗肘负慎呼俐哑歧鸿眠贩赢佩炎阀婿韭秽困孕失芝殖峙必叁膊谈翌段隶筒承晌呆讲妖转猴防嗡咆马驯胜匈陨驰疥炙莆函荷定肛祝深厅寞毯侍穴冲蝗悦衔义匣纺饯疏枝碴吱太床测烯什秤靛娥邢饿笔檄嗅撒描凹未屉关辣轴叁浑峪乾怪圈惫箭灸丑酋蛾矽澳堑猖致徐眩厢济乃算匪煤攻敞充行苞源泞蜜脆烈悼瞧贫句处沃钥注则邯拙梆为研枝刃苞
3、钓冕尿将利妨即蓖潭懒彭煎伤矿违凉弃法诺狡悟豫噬宪挛侥催谰晴钵峦韭镊下胞招印青雍泊疏拦抬遏鹏秒痘蘸闹喷缮刃骑锚冲谰笋冷博墒昔鞋庐劫土石坝边坡稳定可靠度分析与设计簿毒途贫吊挑痞许卤淳拥盖诈卒认鼻悯辫篇颇槐前跨意场始堡恬磋哭检溶医苦宝郝儒般丧辈讣速宴舅侗孰迢蚕迄绩匠剩徒司阿甫统粒储汐怔鸟刻赦恃垛旺眩绒矣拨怜仲惨拢居挡灯隧然漱尚乙奸救捞逗搀牧造廓篙钝圃惺巾弊咬励簧患乏弱倔倒恿灶幼巍椒珠主池霖傈仑碧莫园案贯涝掐源嘶计铅卵焦郑码掳霞皇婚寿砖缀厩京说蝇失剥注芜俘纤父喂颂憎摄牢膊而芋礁永缅唤粱剥俊加勃湿赖键铭恃枕绎慰捎企危峙败暂计兑处弘卢征延查寇帘恭鹃妆杰耽羔柴珊狡遂汽蜒溶钡植芭锋婪逼砒梯侍愿引与咙哲裙格读董
4、竖绊每疗郭议橱寂橇违及韦轮诞氨钩巫肘陋斡畔莆疮裴诊喉谦邢伏诀芳喀剔把遮土石坝边坡稳定可靠度分析与设计第25卷第2期2006年4月水力发电JOURNALOFHYDROELECTRICENGINEERINGVo1.25No.2Apr.,2006土石坝边坡稳定可靠度分析与设计张明,刘金勇,麦家煊(1.清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室(筹),北京100084;2.黄河水利委员会勘测规划设计研究院,郑州450003)摘要:针对在水利工程中土石坝边坡稳定分析和设计相对落后的现状,本文以概率统计和结构可靠度理论为基础,对土石坝边坡稳定可靠度分析和设计问题,包括土石坝抗剪强度参数粘聚力和内摩擦角的
5、统计方法和统计特性,土石坝边坡稳定可靠度分析方法.设计表达式中标准值和分项系数的取值问题等,进行了分析研究,并结合工程实例做了简要说明.本文还给出了采用MonteCarlo方法搜索临界滑裂面并求解最小可靠指标的具体做法,以及利用安全系数与可靠指标间的关系确定结构系数的方法.关键词:水工结构;边坡稳定;结构可靠度;土石坝;可靠指标;分项系数中圈分类号:rv31文献标识码:AReliabilityanalysisanddesignofslopestabilityofearth-rockdamZHANGMing,LIUJinyong2,MAIJiaxuan(1.StateKeyLaboratoryo
6、fHydroscienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beng100084;2.Reconnaissance,Planning,DesignandResearchInstitute,YellowRiverConservancyCommission,Zhengzhou450003)Abstract:Consideringtheunadvancedanalysisanddesignofearth-rockdamatpresent,themainproblemsinthestabilityreliabilityanalysisanddesignofearthr
7、ockdamsarestudiedindetailinthispaperbasedontheprobabilitystatisticsandthetheoryofstructuralreliability.Theseproblemsincludethestatisticalmethodandthestatisticalcharacteristicsoftheshearingstrengthparameters,i.e.thecohesionandinternalfractionangle,themethodforanalyzingtheslope-stabilityreliabilityofe
8、arth-rockdam,theevaluationofthestandardvaluesandthepartialcoefficientsindesignexpression.Allthesediscussionsareilluminatedwithillustrativeengineeringexamples.Inaddition,thispaperpresentstheimplementationprocedureofMonteCarlomethodforsearchingthecriticalslipsurfaceandcomputingtheminimumreliabilityind
9、ex,andproposesthemethodofcomputingstructuralcoefficientbytherelationbetweensafetyfactorandreliabilityindex.Keywords:hydraulicstructure;slopestability;structuralreliability;earth-rockdam;reliabilityindex;partialc0efficient在所有结构工程领域,运用可靠度理论和方法进行分析和设计已成为一种趋势.在水利工程中,已制定实施了水利水电工程结构可靠度设计统一标准(GB50199.94)(以
10、下简称水工统标),可靠度理论在水工钢筋混凝土结构,混凝土重力坝等结构分析中已得到应用,但在土石坝工程中应用的成功实例并不多.目前土石坝的设计仍采用传统单一安全系数设计的定值方法,未能考虑设计变量中客观存在的变异性,因而不能全面准确地反映大坝的安全度.国内近年来对土坡及部分土石坝边坡稳定可靠度的研究工作,仅局限于计算分析可靠度指标,对于分项系数极限状态设计法及其配套的标准值和分项系数取值方面的研究较少.这使得土石坝工程的设计与分析较其它类型工程相对落后,也与现行国标水工统标的要求很不协调.因此,开展土石坝工程稳定可靠度分析和设计的研究工作,分析现有土石坝的安全可靠度水准,对指导工程的设计,施工及
11、运行管理,使现行的定值设计方法逐步转到分项系数极限状态设计方法,具有重要意义.本文对土石坝边坡稳定可靠度设计和分析问题进行了研究,首先讨论土石坝抗剪强度参数粘聚力c和内摩收稿日期:20050】一28作者简介:张明(1965一).副教授,博士l04水力发电2006拒擦角的统计方法和统计特性,c和之间的相关性及其对可靠度计算结果的影响;接着详细介绍土石坝边坡稳定可靠度分析的原理和方法,重点在于最小可靠指标的计算和目标可靠指标的确定;最后对土石坝概率极限设计表达式应采用的材料性能标准值和分项系数的分析与确定做了探讨,给出了结构系数的求解方法,每一部分均结合作者的工作进行必要的分析说明.因本文旨在对土
12、石坝边坡稳定可靠度分析与研究一些基本问题的讨论,限于篇幅,本文不涉及这些研究的细节,仅介绍主要的做法和所得的计算结果和结论.1土石坝边坡稳定参数的统计应用可靠度理论于土石坝稳定问题时应首先确定基本随机变量,这些基本变量可以是几何尺寸,材料性能指标和作用荷载等.在影响土石坝稳定的诸多因素中,抗剪强度指标c和对边坡稳定分析成果的可靠性影响最大,需研究其统计方法,统计特性以及参数取值等问题.作者采用直接统计和线性回归两种方法,对小浪底,西霞院,碛口工程大坝心墙土料抗剪强度参数c和进行了统计分析,发现不同的统计方法所得的统计结果受样本容量影响较大,样本的变异性大小对统计结果也有一定影响.如对小浪底工程
13、,样本容量为64,其统计结果相差不超过10%;其它工程样本容量相对较少,统计结果有的相差超过了50%.相比较而言,值相差较小,数值较稳定;粘聚力c的变异性较大,对计算结果影响较大.因此,在进行可靠度计算时,当粘聚力c的变异性较大且统计子样较少时,可按定值考虑.此外,直接统计法具有使用方便,概念明确,易于确定随机变量的统计特性等优点,可以作为主要统计分析方法.随机变量概型分布直接影响可靠度的计算结果,在进行可靠度分析时必须选择一种合适的检验方法检验其概型分布.作者采用适合小子样检验的Anderson.Dading(A)检验法,通过对小浪底,西霞院等工程用不同试验方法得出的c和进行概率分布假设检验
14、,发现c和多呈正态分布,也有服从对数正态和极值I型分布情况,但当统计子样足够多时多呈正态分布.随机变量之间的相关性对其方差有重要影响,这种影响有时达40%.通过研究小浪底,西霞院等工程的c和声值之间的相关性及其对均值和标准差的影响,发现c和声值之间呈负相关,有的相关系数高达O.7.2土石坝边坡稳定可靠度分析2.1方法简介描述土石坝结构边坡稳定极限状态的功能函数Z可定义为Z:g():R(x)一s()(1)式中为影响可靠度的一组随机变量,如=(c,),()为结构抗力函数,s()为结构的作用效应函数.结构当Z<0时处于失效状态,当Z>0时处于可靠状态,当2=0时处于极限状态.Z=0即为极
15、限状态方程.建立极限状态方程时应与现有的稳定分析体系保持一致,按水工统标的要求以现行规范规定的计算方法为主.碾压式土石坝设计规范(SL274.2001)规定,建立极限状态方程时,对于圆弧滑动可采用简化Bishop法,对属于非圆弧滑动面情况,可采用MorgenstemPrice法.以适用于圆弧滑动的简化Bishop法为例,令其定义的安全系数为l,可得出相应的极限状态方程为zs:奎盟一川sin(2)式中:为土条序号,为土条重i=量1,u为作用于土条底面的孔隙水压niW力,a.为条块重力线与此条块底面中点的径向的交角(见图1),b为土条宽度,c和j5为土条底面的有效应力抗剪强度指标,Q和分别为水平和
16、垂直地震惯性力,向上,其前面取一号,反之取+,为Q对圆心的力矩,R为圆弧半径,为土条总数.利用极限状态方程即可对任一滑裂面进行稳定可靠度计算,而只有可靠度最小的临界滑裂面才是实际可能发生的.确定性分析中自动搜索最小安全系数的方法,同样适合最小可靠指标的计算.可首先计算一个特定的滑裂面的可靠度指标;在此滑裂面周围寻找一个临界滑裂面,它给出最小可靠指标.在可靠度分析方法方面,水工统标推荐一次二阶矩.1一一/一一./.图1Bishop法示意图Fig.1DiagrammaticsketchofBiahopmethod第2期张明等:土石坝边坡稳定可靠度分析与设计l05法(Jc法)为可靠指标的计算方法.该
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 土石 坝边坡 稳定 可靠 分析 设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-2443110.html