拱坝坝肩稳定的随机分析 Probability analysis on stability of arch dam abutment.pdfVIP

水 利 学 报 2008年5月 SHUIUXUEBAO 第39卷第5期 文章编号：0559．9350(2008)05．0604．06 拱坝坝肩稳定的随机分析 杨令强1，马 静2，陈祖坪3 (I．济南大学土木建筑学院，山东济南250022；2．济南大学控制学院。山东济南250022； 3．首钢工学院，北京100041 摘要：以有限元法为基础，利用子结构法分析拱坝坝体和岩体的相互作用问题。利用Bayes法对错动带的力学随机 参数进行了估计，将裂隙岩体材料参数看作是空间随机场，引入区域化变量以反映其在空间上的随机性和相关性， 用变异函数反映了岩石力学参数区域化特征，用克里格方程对各单元材料参数进行了估计。据此，可充分利用地 质资料，人为判断最大可能滑动的部分结构面，对不易判断的滑动面，利用破坏追踪有哪些信誉好的足球投注网站获得。该方法可充分考虑 各种不确定性以及各种破坏失稳模式的相关性，利用可靠度理论对坝肩的稳定性进行评价。应用该方法对某高拱 坝的拱肩稳定进行分析，结果表明，本文提出的计算方法简单，计算结果合理可靠。 关键词：坝肩稳定；Bayes法；克里格方程；子结构；破坏追踪 中图分类号：TV642．4 文献标识码：A 拱坝是一种受力情况复杂的空间结构，由于坝肩岩体一般被多组断层、裂隙、软弱带切割，当某一组 结构面所围成的岩体有可能滑动时，坝肩就有可能失稳，因此，坝肩三维稳定分析是拱坝设计的关键问 题¨-，历来为工程界所重视与关注¨，。对于这一课题，至今仍无比较完善的分析方法。刚体极限平衡法 虽具有概念清晰易懂、计算简单的特点，但其不能反映复杂地质条件b1和坝体与岩体的相互作用¨1。有 限元法b1可以比较准确地计算坝体应力、变形和基础变位，定量评价岩体的稳定性，还能考虑岩体的不 连续性、非均匀性、应力一应变关系的非线性特性、力学性质的各向异性以及坝体与坝肩的相互作用【61。 研究表明，控制坝肩抗滑稳定的边界主要有侧裂面、底滑面和临空面1，其中临空面一般是比较明确的， 但侧裂面和底滑面边界条件(尤其是侧裂面边界条件)具有很大程度的不确定性，即使能根据地质情况 确定出侧裂面和底滑面，滑裂面的力学参数也具有很大的随机性。因此，以有限元法为基础，利用可靠 度理论分析坝肩岩体的稳定性就显得非常必要怫1，但由于坝肩岩体的复杂性以及统计样本的缺乏，这种 分析方法至今尚未得到广泛采用。为解决这个问题，本文利用Bayes法对错动带的力学随机参数进行 估计，将岩石材料参数看成是空间随机场，引入区域化变量反映其在空间上的随机性和相关性，用变异 函数反映岩石力学参数的区域化特征，用克里格方程对各单元材料参数进行估计。充分利用地质条件 和破坏追踪有哪些信誉好的足球投注网站滑裂面，利用可靠度方法得到坝肩稳定的可靠度指标。 1随机力学参数的确定 1．1底裂面(错动带)随机力学参数的确定在设计阶段，勘测试验数据往往有限，而地质参数的精确 估计又要求有大量的数据，工程实践中，统计估计值常用其他的资料来补充。现场工程师常年野外勘测 和室内试验积累的经验，可对大区域地质情况给出有价值的经验概括和主观判断‘引。Bayes方法可以将 根据直观经验或间接资料而作出的主观判断系统地和观测数据结合起来作出公平的估计，文献[10]曾 利用该方法对北京十三陵水库上池西边坡参数进行了成功地估计。 收稿日期：2007．06．11 作者简介：杨令强(1972一)，男，山东东阿人，博士，副教授，主要从事水工结构的研究。E-mail：ylq。tju@126．Ⅲ ·———604·—-—— 万方数据 7(0)，如果e是一次试验观察的结果，则Bayes 令0为一分布参数的随机变量，其先验密度函数为f 理论可给出根据e对先验分布进行修正后的后验概率 ．厂一(口)：矿堕生业盟 (1) I P(e1 7(0)d