考虑参数变异性的土石坝渗透破坏概率分析

为合理考虑土体参数变异性对土石坝渗透破坏概率的影响,本文编写了基于GEOSTUDIO与MATLAB之间的渗流有限元计算及可靠度分析的接口实现程序,并以一实际土石坝工程为例验证了提出方法的有效性,探讨了库水位骤降条件下坝体材料渗透系数以及土水特征曲线模型参数的变异性对土石坝渗透破坏概率的影响。结果表明：库水位上升对土石坝渗透稳定很不利,库水位从正常蓄水位工况上升至校核洪水位工况,土石坝渗透破坏概率增加近两倍。受坝体材料基质吸力的作用,库水位骤降会导致坝体发生逆向渗流,土石坝渗透破坏概率到达某一时刻后会急剧增加,然后直至坝体内孔隙水压力得到充分消散才下降并趋于某一稳定值。     

土石坝渗流警兆指标体系及拟定方法研究

对影响土石坝渗流安全的因素进行了分析，建立了土石坝渗流警兆指标体系，直观地反映了土石坝渗流破坏模式。针对渗流稳定计算中自由面难以确定的问题，采用截止负压法进行渗流计算。提出采用子结构分析方法模拟可能发生接触渗透破坏的区域，可以直接求解渗流场，简化了渗流计算过程，节省了预处理时间。基于截止负压法拟定了土石坝渗透坡降的警兆指标，并将该警兆指标应用于实际工程的安全评价中，取得了较好的效果。     

土石坝渗流观测方法分析

为保障土石坝的安全运行,对土石坝进行渗流量观测显得尤为重要。过大的渗透流量,将会对地基软土和坝体本身产生冲刷破坏;发展到严重程度时,将会无法控制,最后导致大坝馈决。及时发现较大的渗流量,便于分析原因,进而采取有效的补救措施,可以大大降低土石坝失事的概率。     

土石坝风险实时评估与综合预警模型

为探讨土石坝风险实时评估方法,采用点估计法进行土石坝溃坝概率的实时分析。基于BREACH模型与HEC-RAS程序计算溃坝损失,综合前人研究成果提出改进的土石坝风险评价标准及与之相衔接的土石坝风险预警标准,并结合现有突发事件预警标准,构建一种新的土石坝综合预警模型。算例计算结果表明,基于点估计法的土石坝溃坝概率实时分析方法能同时满足风险实时评估对计算精度与计算效率的要求,此综合预警模型可有效提高早期预警能力,并在一定程度上降低过度预警造成的损失,可为土石坝风险管理提供理论依据与技术支撑。     

土石坝渗透破坏模糊风险分析

渗透破坏是土石坝主要的失事形式之一,文中通过对渗流风险的不确定性进行分析,建立了考虑设计参数模糊性和失效准则模糊性的渗透破坏模糊风险模型,并运用蒙特卡罗方法求解其风险概率.渗透破坏风险分析中考虑风险的模糊性使失事风险的计算结果更加合理,风险评价更加符合工程实际,将模糊参数进行模糊化处理后,可直接采用现有传统风险计算方法计算失事概率.     

改进层次分析法在土石坝安全评价中的应用

对影响土石坝安全的基本事件进行系统分析和研究,开发土石坝安全评价数学模型。该模型直观地反映了各基本事件之间的关系,利用概率计算理论求解土石坝溃决概率,同时引用改进层次分析法,分析各基本事件对大坝溃决的影响程度,可较好地确定各基本事件的概率权重。以陆浑水库大坝为例进行安全评价,对数学模型进行验证,结果表明该模型的模拟计算结果与目前对大坝安全评价的结论较吻合。     

土石坝设计若干问题浅析

根据土石坝破坏资料的统计分析，大多数属于勘测设计方面的原因，针对土石坝勘测设计方面存在的问题，结合勘测设计实践经验，从土石坝的结构设计、土料选取等方面进行分析，指出问题所在，提出相应的改进措施与方法。     

土石坝溃决模型研究

将影响土石坝安全的各种基本事件加以综合考虑,并根据各事件之间的逻辑关系,分析各种基本事件与土石坝溃决之间的关系,形成事件树状结构关系,构建土石坝溃决概率的计算模型,为开发土石坝系统安全评价的计算机软件提供了一个理论平台.     

基于遗传算法的土石坝渗透破坏风险分析

大坝风险分析是水利工程安全评价的重要内容。文章在传统的风险计算方法的基础上,引入遗传算法,通过对染色体的杂交和变异操作,对土石坝渗透破坏功能函数进行优化,进而得到坝体渗透失效风险。计算结果表明,该方法原理简单,编程方便,不需要人为设定可靠指标的初值,能得到模型的全局最优解,可作为传统方法的有益补充。     

燕山水利枢纽土石坝三维渗流分析

根据燕山水库土石坝地质条件和渗流控制措施的特点,建立了三维有限元计算模型,模拟不同工况下燕山水库土石坝的渗流场,并分析计算了混凝土防渗墙顶与黏土斜墙结合部位、墙体和防渗帷幕内的渗透比降,结果表明:在各种运行工况下,混凝土防渗墙顶与黏土结合部位、混凝土防渗、防渗帷幕和下游坝坡逸出面的渗透比降均在其允许范围内,不会发生渗透破坏.     

土石坝防渗加固措施综述

我国大坝工程中,绝大多数为土石坝。渗流破坏是病险土石坝的主要表现形式,近年来,我国241座大型水库发生的多次工程事故中,因渗流破坏引起的占31.9%;国外土石坝失事因渗流破坏引起的比例更大。主要论述土石坝防渗加固设计原则及防渗加固措施。     

水位降落时土石坝不稳定渗流计算

讨论了土石坝不稳定渗流计算的判别原则,分析了不稳定渗流工况下土石坝浸润线计算方法,用工程实例揭示了土石坝不稳定渗流计算的重要性.     

沥青混凝土心墙堆石坝地震变形评价方法及其可靠度分析

沥青混凝土心墙堆石坝可就地取材,工程造价低,在我国西部强震区被广泛应用。因其工作条件复杂,且筑坝材料具有非线性特性,故其地震安全评价问题一直受到工程界的关注。因此开展地震作用下沥青混凝土心墙堆石坝的可靠度分析具有理论意义和工程应用价值。本文以坝体裂缝作为坝体地震变形破坏的判断依据,将坝体地震变形倾度作为地震安全的控制指标,建立了基于倾度法和中心点法的沥青混凝土心墙堆石坝地震变形可靠度分析方法。以某98 m高的沥青混凝土心墙堆石坝为例,进行了地震变形的可靠度分析。结果表明:基于本文沥青混凝土心墙堆石坝地震变形可靠度分析方法,获得的大坝设计基准期内的年计地震变形失效概率py=2.156×10^-6,对应的可靠指标β=4.6,满足规范要求;采用倾度法和中心点法相结合,可以考虑坝体材料分区的影响,获得较为准确的土石坝地震变形失效概率结果,对土石坝具有普遍适用性。本文提出的土石坝坝体地震变形可靠度分析方法,可为沥青混凝土心墙堆石坝抗震设计、地震风险分析以及风险等级的建立提供依据。     

基于EEMD-LSTM-ARIMA的土石坝渗压预测模型研究

渗压监测是土石坝渗流安全评价的重要内容之一。由于渗压受到诸多外界因素的影响,测点的渗压值时间序列往往存在非平稳性、局部突变等特点,为此基于“分解-重构-组合”的思想构建了土石坝渗压预测的EEMD-LSTM-ARIMA模型。首先采用集合经验模态分解(EEMD)对时间序列特征进行提取,根据长短期记忆神经网络(LSTM)对提取出的特征分量进行预测,同时结合差分自回归移动平均方法(ARIMA)进行残差修正,组合LSTM和ARIMA的预测结果,重构得到改进预测模型。以某深厚覆盖层上的土石坝工程为例,选取主河床坝体防渗墙后2个典型测点的实测渗压值序列为研究对象进行应用验证。结果表明：相较于单一的LSTM模型和ARIMA模型,改进模型的平均绝对误差MAE、均方误差MSE、均方根误差RMSE均为3种模型中的最小值,预测精度明显优于另外2种模型,该模型为土石坝渗压的精确预测分析提供了新途径。     

基于GAMLSS-GLO及随机森林算法的土石坝渗流监测模型

根据土石坝渗流原型观测,厘清水位、降水等因素的影响,模拟大坝渗流的真实状态,合理评估其渗流监测结果,是土石坝安全监控亟待解决的关键问题。基于此,根据数理统计原理,采用随机森林算法构建无降水条件下渗流量与上下游水位的回归模型;考虑渗流量受前期累积降水的综合影响,引入广义可加模型（GAMLSS-GLO）,模拟降水影响下土石坝渗流监测值的波动区间,并将其与渗流-水位回归模型叠加,预测土石坝渗流监测的可靠区间;最后,将该方法应用于糯扎渡心墙堆石坝的渗流监测。结果表明：所提模型方法对渗流的水位、降水响应表现出良好的适用性,显著提高了渗流模拟预测质量。同时求解了渗流量置信区间,有利于土石坝的运行工况判断及安全监控。     

土石坝失事量化风险评估方法研究

风险评估为衡量大坝安全提供了很好的途径,近十几年来,风险评估技术在发达国家的大坝安全管理中得到了快速的发展和应用。已经成为现代大坝安全管理的一个重要环节。为此根据风险评估的理论和方法,对土石坝失事风险的量化计算方法进行了探索研究,闸述了包括失事模式识别、失事概率分析和失事后果估算的有关概念及公式,介绍了运用大坝容许风险进行风险评价的方法,并提出了一些降低土石坝失事风险的建议。     

纵向增强体新型土石坝稳定性研究

纵向增强体土石坝具有成本低、施工效率高等优点,尤其适用于病险老坝的整治与改建,或缺少合格黏土心墙料地区新建的中小型坝。但因缺乏设计经验和可借鉴的先例,新坝型在渗流稳定、增强体心墙受力变形、坝坡稳定等方面亟待深入探讨。方田坝水库是国内首例采用纵向增强体土石坝的工程,基于其建立模型,采用有限单元法和有限差分法对其稳定性进行了分析,同时讨论了坝坡坡比的可优化性。研究结果表明:新坝型防渗性能较好;混凝土心墙受力以压应力为主,出现整体性破坏的可能性较小;理论上坝坡坡比有可优化的空间,但仍需要经过工程实践的进一步检验。若坝高较小、坝坡坡比合理且保证施工质量,纵向增强体土石坝稳定性较好。     

直接边界元法在无限深透水地基渗流中的应用

为新疆无限深透水地基土石坝寻求理论上较精确的渗流计算方法,采用直接边界元法,提出了对于修建在无限深透水地基上具有水平铺盖防渗体的土石坝渗流计算模型。通过对新疆多浪水库库区第四系全新冲洪积物覆盖层的渗流计算,对比计算和实测渗流自由面,验证了模型的可行性,可供设计人员参考。     

土石坝饱和非饱和渗流的数值分析

土石坝渗流问题直接威胁着坝体的安全稳定,为给土石坝的设计及运行提供理论依据,在前人研究的基础上,以多孔介质的饱和度和渗流场总水头为变量,建立饱和非饱和渗流数学模型,用有限元方法求渗流场的总水头分布与饱和度分布,通过饱和度的分布来自动的捕捉渗透自由面。最后用均质土坝模型和大唐珲春电厂储灰坝算例对该方法的可靠性和有效性进行了验证。结果表明,水库水位升降后坝体的浸润线变化过程符合实际规律,数值计算和电模拟试验结果基本吻合。用饱和度的分布来自动捕捉渗透自由面和确定逸出边界,迭代收敛速度快,准确性高。     

土石坝渗流监测资料分析的逐步回归分析方法

通过对某土石坝测压管监测资料的分析,介绍了逐步回归方法应用于土石坝渗流监测资料分析的原理、步骤,以及变量的选取等问题.结果表明,逐步回归是渗流资料分析的一种有效方法,回归结果能基本反映土石坝渗流的主要影响因素,回归计算值与实测资料吻合较好.