冶勒高沥青混凝土心墙堆石坝坝坡稳定可靠度分析.pdf

第 7期 ( 第 3 3 8期 ) 吉 林水利 2 0 1 0年 7月 【 文章编号】1 0 0 9 — 2 8 4 6( 2 0 1 0 )0 7 - 0 0 1 1 - 0 3 冶勒高沥青混凝土心墙 堆石坝坝坡稳定可靠度分析 黄华坚 ．刘洋 ( 1 ． 龙滩水电开发有限公 司，广西 南宁5 3 0 0 2 8 ； 2 ． 国电四川发 电有限公 司，四川 成都6 1 0 0 0 0 ) 【 摘要 ]采用 Mo n t e— C a r l o法和简化毕 肖普 法。对冶勒 高沥青混凝土心墙堆石坝坝坡稳定 可靠度 和安 全 系数进 行 了分析研 v 究，结果表明 ：获得 的最小可靠度指标和最危险安 全系数均远大 于规范要求 。说 明冶勒高沥青混凝土心墙堆石坝的坝坡是安 全的。并具有一定的安全储备。 [ 关键词]Mo n t e—C a r l o法；毕 肖普法；坝坡稳 定；可 靠度 ；安全 系数 [ 中图分类号】T V 6 4 1 ． 4 1 【 文献标识码 ]B 随着土石坝施工技术 的提高和新型筑坝材料 的发展 。土石坝 的建设得到了快速发展 ．高土石 坝的 比重也越来越高 。我国的 《 岩土工程规范》 ( G B 5 0 0 2 1 — 9 4 )指出 ：大型边坡设计 除了要计 算 边坡稳定安全系数值 ，应进行边坡 的可靠性 [ 1 - 3 1 分析 。 简化毕 肖普法计算公式如下 ： = l 计算理论 方法 1 ． 1 坝坡稳定安全系数分析计算方法 坝坡稳定安全 系数 [ 5 1 计算 方法很 多 。本 文 采用简化毕 肖普法进行安全系数计算。 ： { [ ( ) s e c — u b s e c ] t a n ~p + c 6 s e c l [ 1 ／ ( 1 + t a n a t a n ~p ／ F ) 】 ∑[ ( ) s i n a + M c ／ R】 式 ( 1 )中： 为土条重量 ；Q、V为分别为 水平和垂直地震惯性力( 向上为负 ，向下为正 ) ； u为作用于土条底面 的孔隙压力 ：O ／ 为条块重力 线与通过此条块底 面中点 的半径之间的夹 角 ：b 为土条宽度 ；C 、 为土条底面的有效应力抗剪强 度指标 ； 为水平地震惯性力对圆心 的力矩 ； 为 圆弧半径 。 简化毕 肖普法 由于考虑了条间力的作用 ，采 用 迭代逼近计算结 果 的方法 获得安全 系数。 因 此 ，计算过程较为严密 ，结果接近实际 ，在坝坡 稳定安全系数的计算 中得到广泛应用。 1 ． 2可靠度计算方法 可靠度计 算方法很多 ，如 Mo n t e—C a r l o法 、 J C法 和 R o s e n b l e u t h法 ．文 中采用 Mo n t e—C a r l o 法进行可靠度计算。 Mo n t e—C a r l o法是依据 统计抽样理论 ，利用 计算机研究随机变量 的数值方法。通过 MA T A L B 能直接产生服从各相应概率分布函数的随机变量 数组 ，设 可靠性分析 的功能函数 g( 。，X 2， ， ， ⋯⋯ ， ) ，施 ( 1 ，2 ，⋯⋯，n )为服从各相应 概率分布 函数的随机变量 。首先用相应随机数发 生 器 指令 产 生 1 x N 的 随机 变量 数 组 瓤 ( k ，1 ) [ 收稿 日期 】2 0 1 0 - 0 4 — 3 0 【 作者简介]黄华坚 ( 1 9 8 2 一 ) ，男，广西人 ，工学硕 士，现从事大坝安全和水工监测工作 。 吉林水利 冶勒高沥青混凝土心墙堆石坝坝坡稳定可靠度分析 黄华坚等 2 0 1 0年 7月 ( k = l ，2 ，⋯⋯，m；l = l ，2 ，⋯⋯，n ) ，将各数 组中各元素一一对应代人功能函数中。统计结果 数据 中不大于 0的结果的元素个数为 。可获得 失效概率 P j = UN。 坝坡 稳定可靠 度分析 ，具体 的计 算步 骤如 下 ： 1 )极限平衡方程的建立 Z = g 】 ，托，⋯ ， ： 0 ( 2 ) 在本文计算 中 Z = F I ， 2 ，⋯ ， — 1 ( 3 ) 式中 ：，为使用 B i s h o p法结合式( 1 )计算 得到的安全系数 ，麓 ( i = 1 ，2 ，⋯ ，n )为影响因 子 ； 2 )在 ( 0 ，1 )之间产生一定数量的随机数 ； 3 )通 过 变 换 ，根 据 强 度 参 数 的具 体 分 布 特 征产生 一定数 量 的随机 数 ； 4 )将产生的 随机数依次代入 已建立 的极限 平衡方程： 5 )记录 z < O的次数 及抽样总次数 ， 、 ， ；抽样 结束后 ，通过公式 P ~ = L ／ N计算 出失效概率。 2 工程计算实例 2 ． 1 冶勒水 电站 概 况 冶勒 水 电站 位 于 四川 省 凉 山州 冕 宁 县 和雅 安 市石棉县境 内。为南桠 河流域体积规划 “ 一库六 级 ”的第六级龙头水库 电站 。冶勒水电站大坝主 体 为 高 沥 青 混 凝 土 心 墙 堆 石 坝 。最 大 坝 高 1 2 4 ． 5 m，大坝按 1 级建筑物设计 ．工程 区地震基 本烈度为 8级。坝前正常蓄水位 2 6 5 0 m，死水位 2 6 0 0 m，相应 水库总库容 2 ． 9 8亿 m ’ ．调节库 容 2 ． 7 6亿 m s ，具有多年调节功能。 2 ． 2 可靠 度分 析结 果 ． 文中对冶勒高沥青混凝土心墙堆石坝的最大 剖面 0 + 2 2 0断面的 4种工况进行坝坡稳定 可靠度 分 析 ，坝 坡 稳 定 安 全 系数 计 算 采 用 简 化 毕 肖普 法 ，可靠度计算采用 Mo n t e—C a r l o法 ，最危 险滑 动面搜 索 采用枚举 法 [4 1 。 大坝 坝 坡稳 定 可靠 度 分 析 成 果 见表 1和 图 1 一 图 4 表 1 大坝坝坡稳定计算成果表 2 ． 3结果讨 论 由表 l的计算结果可以得到 ，最危险安全系 数是 1 ． 7 1 9 ，最小可靠指标是 4 ． 6 2 1 ，均为上游坝 坡 正 常运 行遇 8度地 震 工 况 。 同时 ，4种 工 况坝 坡稳定分析结果 ．远大于规范 【 锕 要求 的最小数 值标准 ．表明冶勒高沥青混凝土心墙堆石坝的坝 坡是安全的，并具有一定的安全储备 。 图 1 一图 4表明 ，4种工况下的最危险安全 系数和最小可靠度指标的滑动面主体均位于坝体 堆石 I区中部 ，且同工况下的最危险安全 系数和 最小可靠度指标对应的滑动面位置都很接近 ，故 在计算堆石坝坝坡稳定时 。两种不 同的计算方法 一 1 2一 可 以起 到互 相验 证 的作 用 。 3 结论 通过对冶勒高沥青混凝土心墙堆石坝 0 + 2 2 0 断 面的 4种工 况进行可靠 度分析 ，得到 以下结 论 ： 1 )计算获得的最危险安全 系数 和最小可靠 度指标均远大于规范要求 ，表明冶勒堆石坝坝坡 稳定是安全的 ．且具有一定的安全储备。 2 )最危 险安全 系数和最小可靠度指标 获得 的滑弧位置有差异 。这说明最小可靠度对应的圆 吉林水利 冶勒高沥青混凝土心墙堆石坝坝坡稳定可靠度分析 黄华坚等 2 0 1 0年 7月 一⋯ 最小可靠度滑动面 ＼ ／，／／一 ／ ， 堆石 J ． ／ ＼ 堆 石 ＼、 ＼ 盏 重 —， 沥 青 砼心 墙 ／ ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．． ． ．J q 3 I ( 1 I B ) 图 1 拖工期最危险安全系数和最小可靠度指标滑动面比较 畦 小 可靠度滑动面 X ／ 0 盖重 渡 ， 图 2 正 常运行期最危险安全系数和最小可靠度指标滑动面比较 孙 每 一 孙■ 堆石l —一一 f ／ ＼、 ＼盖 重 — ， 7 口31( nl1 ) 豳 3 水位骤降期最危险安全系数和最 小可靠度指标 滑动面 比较 图 4 正常运行遇地震最危 险安全 系数和最小可靠度指标滑动面比较 弧未必就是最危险安全系数对应圆弧 ，但它们的 位置很接近 ，可起到互相验证的作用。 3 )进行最小可靠度指标危险滑动面搜索时 ， 可采用最危险安全 系数对应的滑动面作为初始 滑 动面 ，可大大减小计算工作量。口 ( 下转 第 3 0页) 一 l 3一 吉林水利 迪那河五一水库水温预测分析研究 刘平等2 0 1 0年 7月 Th e s t u d y a n d a n a l y s i s o f wa t e r t e mp e r a t u r e p r e d i c t i o n i n Di na h e W u y i r e s e r v o i r L i u P i n g ，Z h a n g Ya n Ab s t r a c t ：T h e a u t h o r ma d e t h e j u d g e m e n t o f t h e w a t e r t e m p e r a t u r e s t r u c t u r a l t y p e o f t h e D i n a h e Wu y i p r o j e c t r e s e r v o i r ，p r e d i c t e d t h e w a t e r t e mp e r a t u r e o f r e s e r v o i r a n d d i s c h a r g e i n t h e e x p e r i e n c e f o r mu l a me t h o d，a n d a n a l y z e d t h e m． T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t a v e r a g e wa t e r t e mp e r a t u r e i n e v e r y mo n t h o f r e s e rvo i r k e p t c o n s t a n t b e ．． 1 O W 4 5 me t e r s o f w a t e r ，t h e r e a r e s o me d i ff e r e n c e s o f w a t e r t e mp e r a t u r e c h a n g e b e t we e n 0 a n d 4 5 me t e rs i n d e p th o f wa t e r ． Th e d i s c h a r g e wa t e r t e mp e r a t u r e i n r e s e r v o i r k e e p 7 ． 5 ~ C f r o m Ap r i l t o Oc t o b e r ， w h i c h w a s a l i t t l e l o we r t h a n t h e a v e r a g e wa t e r t e mp e r a t u r e i n e v e ry mo n t h，b u t i s l o we r t h a n t h e w a t e r t e mp e r a t u r e i n t h e r i v e r ． R e s e rvo i r c a n ma k e s o me a d g u s t me n t t o wa t e r t e mp e r a t u r e ， w h i c h c a n r e s t r a i n t l 1 e r e d u c t i o n o f wa t e r t e mpe r a t u r e， wh e n Di na h e wa s e x pe rie n c i n g flo o d s e a s o n， t he riv e r s i h a n d t h e o p e r a t i n g wa y o f r e s e rvo i r p l a y e d a l l i n c r e a s i n g t e mp e r a t u r e r o l e i n wa t e r t e mp e r a t u r e o f mi d d l e — b o t t o m a n d d i s c h a r g e wa t e r ． Ke y wo r d s： t he wu y i r e s e rvo i r ； wa t e r t e mp e r a t u r e；a d g u s t me n t ( 上接 第 1 3页) 参考文献 ： 【 l 】谭 晓慧． 边坡稳 定可靠度 分析方 法的探讨 【 J J． 重庆 大学 学报 ( 自然科 学版) ．2 0 0 1 ，2 4( 6 ) ：4 o — 4 4 ． 【 2 】黄华坚，陈建康等． 强度参数 对土坡稳定可靠度指标 的影响 分 析 明 ． 长江科学院院报 ，2 0 0 9，2 6( 4 ) ：2 7 — 3 0 ． 【 3 】赵 国藩． 工程结构 可靠性理论与应用 【 M】． 大连 ：大连理 工 大 学出版社 。1 9 9 6 ． 【 4 】陈祖 煜． 土质边坡稳定分析一 原理 方法 程序 【 M】． 北京： 中国水 利 水 电 出版 社 ．2 o 0 3 ． 『 5 】中华人 民共和 国行业标 准编 写组． S L 2 7 4 — 2 0 0 1碾压式土石坝设 计规范 【 S 】． 北京 ：中国水利水电出版社 。2 0 0 2 ． ( 6 1中华人 民共和 国国 家标准 编写组． G B 5 0 1 9 9 — 9 4水利水 电工程 结 构 可靠 度设 计 统 一 标 准 【 S 】． 北京 ： 中国 计划 出版 社 ． 1 9 9 4 ． Re l i a b i l i t y An a l y s i s o f Ye l e Hi g h As p h a l t Co n c r e t e Di a p h r a g m Da m S l o p e S t a b i l i t y Hu a n g H u a - j i a n g ，L i u Y a n g Ab s t r a c t ： Mo n t e — I C a r l o me t h o d a n d B i s h o p me t h o d a r e u s i n g t o a n a l y z e t h e r e l i a b i l i t y a n d s a f e t y f a c t o r o f Ye l e h i g h a s p h a l t c o n c r e t e d i a p h r a g m d a m． T h e r e s u l t s s h o w t h a t ： t h e mo s t d a n g e r o u s r e l i a b i l i t y i n d e x a n d s a f e t y f a c t o r are g r e a t e r t ha n t h e r e q ui r e me n t s o f t h e d a m i s s a f e a n d h a s s o me s e c u ri t y r e s e r v e ． Ke y wo r d s ：Mo n t e — C a r l o me t h o d；b i s h o p me t h o d； 一 3 0一 n o r m ， t he s l o pe o f Ye l e h i g h a s ph alt c o nc r e t e di a p hr a g m s l o p e s t a b i l i t y；r e l i a b i l i t y ；s a f e t y f a c t o r