土坝坝坡抗滑稳定分项系数方法：理论和标定

基于可靠度理论的设计方法可在一定程度上考虑计算参数的变异特性和不确定性,在此基础上建立的以概率极限状态为基础的分项系数法可在实际工程中提供简便、有效的设计方法。本文在现行规范的基础上,结合可靠度分析方法和历史经验模型的检验,对土石坝坝坡抗滑稳定分项系数设计方法的原理和分项系数的取值进行了较为全面的阐述。结果表明：土石坝筑坝材料的黏聚力和摩擦系数的分项系数γc和γf宜分别取1.20和1.10。结构安全级别为Ⅰ级（1级土石坝）、Ⅱ级（2、3级土石坝）和Ⅲ级（4、5级土石坝）建筑物的结构重要性系数γ0分别取1.10、1.05和1.0;鉴于特高坝的特殊性,特高坝结构系数γd取1.30 ~ 1.35。结合我国已建的15座土石坝,验证了上述安全控制指标的合理性,本研究成果可为规范的修订和完善提供参考。     

均质土坡抗震稳定安全度拟静力分析方法探讨

利用拟静力法进行边坡抗震稳定分析时,地震荷载按照现行《水电水利工程边坡设计规范》（DL/T5353-2006）中建议,采用土石坝地震加速度动态分布系数图确定。但是由于边坡为单面凌空,因而动力特性和土石坝有明显不同。本文采用有限元结合反应谱法对具有相同高度的边坡和土石坝进行动力反应分析,结果表明边坡的加速度放大系数和土石坝有很大的不同,采用规范中规定的土石坝的动态分布系数是不合理的,进而提出了边坡的地震加速度动态分布系数的建议线,并以此确定地震荷载。同时采用算例证明了建议线的合理性。     

土坝和土石坝合理边坡设计研究

按经验拟定边坡,并在稳定核算中按一个最危险滑面的稳定系数判断边坡的安全和经济性的习用设计方法,不可能作到真正经济合理。由理论推导和实验求得的极限稳定边坡形状,是在均质土坡只考虑自重荷载的条件下得到的,不适用于常由多种土质筑成、并常需考虑渗透孔隙水压力、地震力等复杂荷截作用的土坝和土石坝边坡设计。本文从极限稳定边坡原理出发,提出“等K边坡”概念和适用于非均质土坡并考虑各种复杂荷载的实用合理边坡设计方法;通过算例比较说明,用此法设计的边坡既能保证安全度要求,又可大量节省填方,经济效益很大。文中还分析了合理边坡的有关规律,初步探讨了尚待深入研究的问题。     

边坡稳定模糊随机可靠度评价及其应用

针对边坡稳定分析中出现的随机性和模糊性问题,提出一种计算模糊随机可靠度的新方法并应用于工程边坡稳定分析。采用简化Bishop法计算边坡稳定的安全系数,并根据计算参数的重要程度,选取部分参数进行模糊随机处理。首次引入正态模糊数来描述所选参数的计算区间并确立安全系数的置信函数,然后根据大量边坡实例的统计结果构造了安全系数的升岭形隶属函数,最终计算获得边坡稳定的模糊随机可靠度评价指标。结果分析表明,传统可靠度分析结果偏于不安全,而利用模糊随机可靠度来评价边坡稳定状况更趋于合理。     

原状土基础剪切法抗拔设计的可靠度校准分析

结合现行DL/T 5219-2005规定给出的＂剪切法＂抗拔设计方法及典型地区黏性土和戈壁滩碎石土的试验数据,应用可靠度理论建立输电塔原状土基础抗拔稳定的极限状态方程,确定剪切法计算变量的统计参数和分布规律。基于一次二阶矩法对原状土基础剪切法抗拔设计的可靠度水平进行校准分析,考察了分项系数、抗力变异性及计算模式不定性等参数的影响。结果表明：对黏性土,现行规定的剪切法抗拔设计的原状土基础可靠度指标β约为4.43;对戈壁滩碎石土,计算得到的可靠度水平更高。上述结论可为DL/T5219的修编提供参考。     

高土石坝坝坡抗震稳定分析的研究

利用拟静力法进行高土石坝坝坡抗震稳定分析时,地震荷载按照现行<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图示确定.但是此图示只适用于150m以下的土石坝,而目前许多土石坝的设计高度已远大于150m.与低坝相比,高坝的高阶自振周期与地震卓越周期遇合的机率增大,高阶振型的振动易于被激发放大,从而导致坝体地震加速度沿坝高分布与低坝有所不同.本文采用有限元法研究了高土石坝的加速度分布,提出了250m级高土石坝的地震加速度动态分布系数图示,并以此确定地震荷载,同时利用筑坝材料的非线性强度准则和土体动强度准则,对250m级高土石坝坝坡抗震稳定性作了进一步的讨论.     

输电结构基于可靠度设计的若干问题探讨

根据现有技术规程规范和设计经验,重点探讨输电结构在可靠度设计中的若干重要问题,包括重现期与设计使用年限、结构重要性系数与可靠指标、基础附加分项系数与安全系数法,并针对这些问题提出相关的建议。     

基于PLS-ELM响应面法的坝基抗滑稳定可靠度分析

复杂重力坝坝基抗滑稳定可靠度问题中,研究变量个数多,隐式功能函数非线性程度高,使用传统响应面法求解时拟合精度不高、收敛困难、结构计算量大。针对该问题,提出了重力坝坝基抗滑稳定可靠指标估计的偏最小二乘-极限学习机（PLS-ELM）动态响应面法。采用适用于处理高维度、小样本、非线性回归问题的极限学习机模型（ELM）构建隐式功能函数的响应面,并采用偏最小二乘法（PLS）优化极限学习机模型的隐含层神经元个数和输入权值,将极限学习机响应面和蒙特卡洛模拟法相结合,并构造合理的迭代方式,实现极限学习机响应面动态更新和可靠指标求解。在此基础上对某重力坝挡水坝段进行坝基抗滑稳定可靠度分析,结果表明：该方法结构计算量少,响应面拟合精度和效率高,算法容易收敛且适用性广,易于与多种结构计算方法和软件结合,适用于实际工程的坝基抗滑稳定可靠度分析;工程实例中坝基抗滑稳定可靠指标为5.10,满足规范要求;软弱夹层的材料参数对重力坝抗滑稳定可靠度影响最大。     

土石坝渗流安全监控的集成学习融合模型

土石坝渗流监控模型是定量分析土石坝渗流安全的重要方法。传统土石坝渗流监控模型常独立采用统计模型或机器学习智能算法模型,未有效融合两者的优点。本文在集成学习的框架下,创新地将统计模型和多种并行的智能算法预测模型进行融合,利用统计模型的可解释性和智能算法的高拟合性进而提升集成模型预测精度。首先针对土石坝渗流统计模型,在经典土石坝渗流统计模型基础上充分考虑渗流影响因子的滞后效应,改进水位分量和降雨分量影响因子表达式。然后,基于贝叶斯差分自适应Metropolis(differential evolution adaptive Metropolis,DREAMZS)集成理论,将机器学习中多个先进智能算法和改进的统计模型进行集成,并获得各模型的最优权重系数。实例分析表明,集成学习融合模型相较于单一统计模型或智能算法模型预测精度有明显的提升,有效融合了统计模型和多种智能模型的预测优势,为土石坝渗流监控模型的建立提供了一种新的建模方法。     

当前沥青混凝土防渗土石坝建设中若干问题的探讨

结合室内试验研究资料、大坝原型监测资料和大坝变形应力计算成果,对当前沥青混凝土防渗土石坝建设当中存在的若干问题进行研究.文中分析了水工沥青混凝土防渗材料试件成型方法、加载速率和温度等合理的试验条件;指出现有土石坝设计规范中关于沥青混凝土心墙的静止侧压力系数K.规定存在的问题;结合沥青混凝土材料的力学特性,分析心墙拱效应与大坝分区设计的相关关系,并对其质量控制标准的不足进行了探讨,提出了建议.     

土石坝坝基液化土层置换材料关键参数优化

土石坝地震液化可能会引起结构失稳、地基失效等问题,严重威胁工程安全,需要设计采用土层挖除置换的抗液化措施。现有土层置换方案往往根据工程经验进行设计,缺少置换材料的定量化优化分析。本文提出了考虑地震作用下土石坝坝基液化土层的置换材料关键参数优化分析方法,基于实际工程数据,通过数值仿真对土层置换材料进行了优化分析,揭示了置换材料孔隙率、密度、体积模量与剪切模量、黏聚力与内摩擦角四组参数变化对液化的影响规律。结果表明,在土体参数常见取值范围内,孔隙率与密度过小或过大的方案的抗液化效果均较差,模量、内摩擦角较大的方案抗液化效果更好;通过方案比选优化,获得了抗液化效果关键参数的优化数值。随后基于优化参数进行模拟分析,实际工程坝体竖向位移总体得到有效改善,下游坝坡坡率优化率达53.9%,动力计算末液化体积残余值优化率达69.6%。所提出的方法为土石坝置换材料的优化分析提出一种可行手段,对于提高土石坝抗液化性能具有参考意义。     

基于猫群算法的重力坝抗滑稳定可靠度分析

响应面法是计算重力坝抗滑稳定可靠度的重要方法。针对传统响应面法缺乏参数筛选分析,且缺少利用群体智能算法求解可靠指标研究的不足,提出一种基于猫群算法的加权动态响应面可靠度分析方法,克服经典蒙特卡洛方法需要大量重复抽样的缺点。首先,在考虑坝基岩体渗流应力耦合作用的基础上,采用定量全局敏感性分析方法（EFAST法）筛选基岩参数;其次,通过加权响应面拟合隐式功能函数,同时利用猫群算法求解可靠指标并实现响应面的动态更新;最后,以某重力坝工程为例进行可靠度分析。结果表明,基岩抗剪参数对大坝安全稳定有较大影响,重力坝可靠指标计算结果为2.71,与规范方法结果有显著一致性,所提方法合理可靠,具有较高的实用价值。     

基于可靠度理论的拱梁法的拱坝优化设计

本文用微分和概率论方法对荷载和抗力的统计特征进行处理,求得拱梁分载值和应力分量的方差,通过ＪＣ法可求出反映坝体的抗拉能力和抗压能力两组可靠度指标。并在此基础上,作为随机应力方法的延伸,提出了考虑强度随机性的拱坝优化法,用强度可靠度指标的多准则优化和数学规划相结合的优化模型,进行拱坝体形优化,并编制了程序计算工程实例,得出一些有益的结论。     

基于碾振性态的土石坝料压实质量监测指标分析与改进

通过土石坝坝料碾压试验,分析了碾轮振动性态——振动加速度时域和频域的变化,得到了加速度幅值和加速度畸变程度随坝料压实程度及碾压机振动频率的变化规律。在此基础上,指出了现有基于加速度时域分析的地基反力指标（Fs）和基于频域分析的压实监测值（CV）用于表征土石坝坝料压实度的弊端,提出了考虑滞后相位角的改进地基反力指标,以及耦合考虑振动频率和加速度谐波畸变程度的压实监测指标。实例分析结果表明：改进的两个压实监测指标与碾压遍数、压实度的相关性更好,用于表征土石坝料压实度的误差更小,本研究可为土石坝施工质量的实时控制提供新的控制指标。     

拱座抗滑稳定可靠指标和分项系数取值标准研究

拱坝设计规范(SL282-2003)规定拱座抗滑稳定允许安全系数为3.5,相对重力坝抗滑稳定允许安全系数3.0,提高了0.5。据此,工程结构可靠性设计统一标准(GB50153-2008)规定二者对应的允许可靠指标也应有所区别。同时,拱坝规范对基于极限状态设计方法的分项系数也提出了与重力坝不同的取值标准。本文在前期针对重力坝相关问题的研究成果基础上,探索拱座抗滑稳定可靠指标和分项系数取值标准问题,认为与拱座抗滑稳定安全系数3.5对应的允许可靠指标应取4.45,并通过实际工程算例率定,验证了混凝土拱坝设计规范DL/T5346-2006规定的各分项系数取值合理性。     

发电厂可靠性指标分析模式的探讨

发电厂可靠性工作不仅要进行指标数字上的统计分析，更要加大技术分析的力度，形成闭环管理，使其密切为生产服务。章提出了发电厂可靠性指标分析：主机指标综合分析、事件分析、计划检修分析、辅机可靠性分析及可靠性指标预测分析的具体分析内容及分析思路，并对其分析模式进行了探讨。同时针对目前发电厂可靠性管理工作中存在的问题给出了建议及措施。     

汶川地震中土石坝地震灾变过程三维再现

基于三维地质建模软件GoCAD和数值分析软件FLAC3D,在编制接口程序和二次开发的基础上,建立了汶川地震中典型震损土石坝及其周围局部场地的三维复杂分析模型。通过共振柱和动三轴试验给出了模型材料的模量和阻尼比随动应变幅值的变化曲线,利用滞后阻尼实现了变模量和阻尼比的土石坝三维弹塑性灾变过程模拟。数值模拟和震后现场调查结果吻合较好,表明本文考虑局部地形效应的三维弹塑性建模方法是模拟土石坝地震破坏过程的有效方法。     

配电网全寿命周期可靠性评估和管理问题研究

在配电网的规划过程中,因为缺乏统计数据只能进行理论可靠性的计算和评估,但现有的可靠性评估指标显得比较粗旷、且没有针对性,不能很好地体现不同业务范畴(规划、维护和运行)内的可靠性管理问题。文章基于理论可靠性评估的优化模型提出了全寿命周期可靠性的概念以及指标体系。基于全寿命周期可靠性概念,提出通过效益成本比来优选可靠性提升项目,并将可靠性目标分解到个业务范畴以精细化可靠性管理。以沿海某城市为例,演示了文中提出的全寿命周期可靠性管理方法的可行性,总结了该方法的优缺点。