用于重力坝抗滑稳定分析的分项系数有限元方法

针对有限元法缺乏配套设计标准的问题,本文提出一种新的应用于重力坝抗滑稳定的有限元计算方法———分项系数有限元法,并导出其相应的稳定判断准则。该方法将影响坝基稳定的结构基本变量因素经过分项系数的处理再进入非线性计算,以达到极限承载状态时的强度储备系数来表征大坝安全度。通过文中的计算实例,验证了该方法的可行性和适用性。     

基于分项系数和并行组合模拟退火算法的重力坝抗滑稳定有限元分析

本文将分项系数引入重力坝坝基抗滑稳定有限元分析中,将影响坝基抗滑稳定的荷载、材料参数等基本变量的不确定性因素以分项系数的形式计人有限元计算中,并推导出与分项系数相匹配的抗滑稳定安全系数和相应的稳定判断准则.最后基于该方法计算的应力场,应用并行组合模拟退火算法搜索坝基最危险滑动模式及相应的最小安全系数.通过工程实例分析,证明该方法是可行和实用的.     

重力坝抗滑稳定可靠度分析：（二）强度指标和分项系数的合理取值研究

岩土材料抗剪强度参数的合理选用是开展可靠度分析的重要一环。本文认为,在确定岩土参数变异系数的过程中,需要在现行规范建议值的基础上,综合考虑项目本身的试验成果和以往工程的经验选用设计指标。本文通过对1000多组试验结果统计及工程实例敏感性分析等途径对岩体抗剪强度参数变异系数做了比较和分析,并提出了初步的建议值。通过典型重力坝算例分析及工程实例的反演分析,对岩体的抗剪强度参数的分项系数进行了敏感性分析,对重力坝设计规范的建议值的合理性进行了评价。     

土石坝边坡稳定可靠度分析与设计

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Monte Carlo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。     

抗滑稳定结构设计套改的问题和对策

《溢洪道设计规范》结构设计可靠度套改的主要成果经过多方面论证 ,已纳入了DL T5 166 2 0 0 2《溢洪道设计规范》。通过套改 ,发现挡水建筑物抗滑稳定结构系数γd 的套改取值随坝高有较大变化 ,本文推导了抗滑稳定结构系数与坝高的函数关系 ,并针对套改中出现的问题提出改进办法     

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.     

重力坝抗滑稳定可靠度分析：（一）相对安全率方法

随着可靠度理论在结构和岩土工程领域日益得到广泛的应用,诸如强度指标变异系数的取值、评判标准的合理性及与确定性模型计算结果的相关关系等问题亟待解决。本文提出可靠度方法相对安全率ηR的概念和计算公式,以无重介质地基的极限承载力为例在数学上严格证明了传统方法与可靠度方法相对安全率的等价性。并以单滑面重力坝算例及8个典型重力坝深层抗滑工程实例对基于可靠度设计方法相对安全率ηR和单一安全系数方法相对安全率ηF、分项系数设计方法相对安全率ηP的可比性和相关性作了验证,证实了可靠度方法相对安全率ηR作为描述建筑物失效概率相对允许值裕幅的指标的合理性,并以ηP=ηR为判据进行了分项系数标定的工作。同时,对典型工程案例向家坝重力坝深层抗滑做了相对安全率的计算,揭示了这一新方法在生产实践中应用的可能性。     

边坡稳定分析的相对失稳加速度方法

边坡稳定分析是土力学的经典课题,通过稳定分析能够得到边坡的安全系数。但最小安全系数对应的临界滑动面不一定是最先发生滑动的破坏面,失稳加速度临界滑动面则可能最先滑动。失稳加速度方法可以用统一的原理计算边坡和隧洞等所有具有临空面的结构的稳定性;可以利用常规极限平衡法的假定条件进行计算,也可以利用有限元等数值方法的应力计算成果;可以计算失稳加速度,也可以以失稳加速度的模最小来计算安全系数,此时也相当于一种特殊的模式识别方法。本文对失稳加速度方法的提出过程及主要原理进行系统总结,并将其推广到相对失稳加速度和相对安全系数,放松了约束条件,使得它可以具有更加广阔的应用前景。     

堆石坝料压实监测指标影响因素及适用性分析

实时压实监测技术已成为堆石坝碾压质量控制的有效手段。但是面板堆石坝坝料种类多、不同坝料组分区别明显、施工工艺差异大，故而不同施工工艺对压实监测指标的影响，以及监测指标在不同坝料分区的适用性有待进一步研究。结合现场碾压试验，分析了碾压机行进方向、振动模式及坝料类型对压实监测指标的影响，发现碾压振动频率是其主要影响因素；同时发现包含更多碾轮加速度谐波分量的CCV指标对于不同面板堆石坝料有更好的适应性。基于上述分析，提出了耦合考虑频率的CCV指标来表征面板堆石坝不同坝料的压实质量。本文研究可为有多种坝料的面板堆石坝压实质量实时控制提供合适的监测指标。     

基于广义塑性模型的高面板堆石坝静、动力分析

考虑筑坝砂砾料的压力相关性,对广义塑性模型的弹性模量、加载塑性模量和卸载塑性模量进行了修改,并根据筑坝砂砾料静、动力试验确定了修改后的模型参数。采用修改后的广义塑性模型,进行了200m级砂砾石面板坝的有限元静、动力反应分析。计算结果表明：采用修改的广义塑性模型,可以直接得到坝体在地震荷载作用下发生的永久变形;弹塑性分析得到的大坝静力变形、动力反应和地震永久变形规律合理;合理考虑压力相关的广义塑性模型用于高面板坝静、动力有限元分析是可行的。     

重力坝深层抗滑稳定的可靠度分析

深层抗滑稳定一直是重力坝设计的关键性问题,由于该问题的复杂性,目前对于分析方法尚无明确和统一的规定。本文在介绍常用可靠度计算方法的基础上,推导了重力坝深层双斜滑裂面的抗滑稳定可靠度计算公式,并用编制的计算程序对弄另水电站非溢流坝段7#坝段进行了可靠度分析。计算结果表明,应用可靠度理论进行重力坝深层抗滑稳定分析是可行并有效的。     

边坡稳定极限平衡分析软件研究

采用面向对象技术研制了一个边坡稳定极限平衡分析软件系统.该软件系统集成前处理建模、极限平衡分析计算和结果后处理于一体,具有类Windows风格.该软件自带绘图系统,前处理过程用对象化建模,界面友好,操作方便;后处理主要是计算结果分析和可视化图形显示,其界面形象、直观.笔者还给出了一个实际工程的算例验证了该软件的实用性.     

对重力坝设计规范中双斜面抗滑稳定分析公式的讨论意见

本文对现有规范中的极限状态分析进行了探讨。通过多个实例分析论证规范采用的表达式在建筑物抗滑稳定和滑坡分析中应用时存在的问题。文章讨论了安全系数与可靠度指标之间的关系，认为推广可靠度分析方法，并不意味着必须抛弃传统的以安全系数为基础的分析方法；安全系数并不妨碍对不确定因素进行分析，也不排斥分项系数的概念；安全系数和失效概率两者互补可以大大提高成果的精度。     

基于强度折减法的高土石坝三维抗震稳定分析

在边坡稳定性分析中,虽然极限平衡法因为简单易行而广泛使用,但在处理三维稳定问题时还面临很多困难,而有限元强度折减法处理三维问题要方便得多。本文以应用广泛的岩土工程三维数值模拟工具———FLAC3 D为计算平台,以混凝土面板堆石坝和黏土心墙堆石坝两种坝型为研究对象,在强度折减法基础上采用拟静力方法研究高土石坝坝坡在不同坝高、坝坡坡度、地震烈度以及岸坡坡度条件下的稳定安全系数以及最危险滑裂面的位置和形状。计算结果表明,随着坝高的增加、坝坡的变陡、地震烈度的提高以及岸坡坡度的变缓,坝坡的稳定安全系数均降低。安全系数与坝坡坡比近似呈线性关系,与坝高、地震烈度、岸坡坡度等因素呈非线性特性。基于计算结果,文中给出了安全系数与影响因素之间的经验拟合公式。同时发现,地震烈度和岸坡坡度对面板堆石坝的滑裂面位置和形状有较大影响,而地震烈度对心墙堆石坝滑裂面形状和位置的影响较小。     

基于最大伪梯度搜索的多样复合形法及其在边坡稳定分析中的应用

摒弃了基本复合形法中最坏点替换策略,在每个顶点及其对应剩余顶点的几何中心点之间构造一个伪梯度,在最大伪梯度值对应的顶点及其剩余顶点的几何中心点的连线上寻找比该顶点有所改善的两个新点分别位于几何中心点的两侧,根据最大复合形中心距准则选择一新点替换掉该顶点构成新复形并不断迭代,形成一种新的复合形法,利用新复合形法对一复杂土坡的最小安全系数进行了搜索,与基本复合形法的比较说明了新复合形法的全局搜索能力.