基于可靠度的土石坝风险分析及维修策略研究

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1、山东人学硕士学位论文摘要土石坝是我国较早和较普遍采用的一种坝型，为解决我国的“洪涝灾害、干旱缺水’’等水问题，发展国民经济、保障人民生活发挥了重要作用。但我国现有的多数土石坝修建于建国初期五、六十年代，由于缺乏经验，许多工程的工作方式及施工方法不科学，留下了许多安全隐患。经过几十年的运行，其中一部分进入了老年期，原设计、施工中存在的问题逐渐暴露出来。再加建成后，运行管理跟不上，造成大量的病险水库。在大坝的失事事故中，土石坝所占比例高达70．5％。水库大坝一旦失事，将给国家和人民的生命财产安全带来不可估

2、量的损失，因此大坝安全问题，一直受到国内外坝工界的普遍关注。．对于土石坝的安全鉴定，一般是根据工程有关观测资料、现场取样试验结果及现场检查进行，鉴定结果没有考虑影响土石坝的各种因素的不确定性。而实际上，土石坝设计及运行的安全可靠性依赖于其承受外部荷载的能力，而作用于土石坝上的荷载和抗力均为随机量，导致土石坝存在失事风险。应用风险分析理论能较好地考虑这种不确定性，用概率论定量计算土石坝的失事风险，来进行安全评价。土石坝的风险分析是评价和改进土石坝安全度的有效工具，它能结合工程判．．断深入地研究大坝的弱点

3、或缺陷，提高对失事原因和溃坝或漫坝后果的认识，为决策提供科学依据。本文以基于可靠度的风险分析对土石坝失事风险进行了研究。以黑虎山水库大坝为研究背景，选取滑坡和洪水漫顶为主要的失效模式，分析了黑虎山水库大坝副坝的可靠度。探索了土石坝最优检查间隔时间的确定方法。首先研究了退化系统最优检查间隔时间的确定方法，然后将士石坝视为退化系统，建立了以使用期内费用最少为目标函数的维护策略，以此进行土石坝维护时间的决策。确定了土石坝的重点维护部位。基于有限元思想，利用Matlab编制了有限元计算程序，应用该程序计算得出

4、土石坝的应力场分布，以最大剪应力理论作为控制准则，确定出土石坝的重点维护部位，并给出了维护的工程方案及措施，可为工程施工及维护提供依据。山东大学硕+学位论文关键词：土石坝；可靠度；风险分析；最优检查间隔时间；有限元山东大学硕+学位论文ABSTRACTTheearth．rockdamisakindofdamwhichisusedearlierandmorewidespread．Itplaysanimportantroleinsolvingfloods，droughtandwatershortage，de

5、velopingnationaleconomyandprotectingthepeople’Slife．However,themajorityofexitingearth-rockdamswasbuiltinthe1950sand1960s，leftmanypotentialsafetyproblemsduetolackofexperienceandunscientificconstructionmethods．Afterseveraldecadesofoperation，partofthemhase

6、nteredtheoldstageandproblemsexitingindesignandconstructionhavegraduallyexposed．Inaddition，operationalguidancecannotfollow,causingmanydangerousreservoigTheovertoppingnumberofearth-rockdamislargestandtheovertoppingrateishighest．111eproportionofearth-rockd

7、amindamcrashaccidentsreaches70．5％．Oncethedamcrashes．immeasurablelosseswillbecausedtothecountryandpeople’Slifcandpropertysafety．Basedontheabovereasons，thedamsafetyhasbeenreceivingthedomesticandforei印universalattention．Generallythedamsafetyidentificationi

8、sbasedonengineeringdata,testresultsandfieldsampling．siteinspection．Theidentificationresultsdidnotconsidertheuncertaintyofvariousfactorsaffectingthedam．Infact，thesafetyandreliabilityofearthdamdesignandoperationdependsonitsabilityt