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土坝的耐久性与安全评价方法研究

许尚杰  
【摘要】: 本文针对土坝的特点,在前人工作的基础上,把土坝的质量评价改为质量与使用寿命评价并举,把盲数理论与土坝安全耐久性分析有机结合,建立了适合土坝特点的耐久性评价体系、坝坡稳定性可靠度分析、渗透稳定性可信度评价分析、以浑水渗流理论为基础的浑水防渗措施等有关土坝的安全耐久性评价方法及工程应用,初步取得了以下成果: 1、系统的论述了不确定性的分类,工程中的主要不确定性因素及其特点,有关不确定性的计算和评价方法,并阐述了盲信息和盲数理论,为盲数在土坝安全耐久性评价中的应用奠定了理论基础。 2、搜集了国内外溃坝数据,详细分析了溃坝的原因,并以山东省土坝为基础对病害类型和现状进行了调查。认识到溃坝的规律和特点,对土坝的老化现状、病害类型有了一个明确的认识,为建立适合山东水库特点的土坝安全耐久性评价体系提供了基础资料。 3、提出了以土坝的耐久性为评价标准的评价方法。该法以层次分析法原理为基础,以渐进性老化状况过程为评价依据,建立了老化系数与耐久性的关系,确立了土坝评价指标体系和指标的评价方法,并进行了指标量化,客观化,减少了人为的主观行为,得到的结果具有科学性、合理性和可比性。该法能较为客观地分析大坝的现状和未来的状态,并给出了耐久性评价值,便于工程的横向比较,为工程的质量评价开辟了一个新的途径。 4、系统分析评价坝坡稳定的各种计算方法和特点,根据库水位骤降过程孔隙水压力的消散,非饱和土范围的变化对土体的抗剪强度的影响,提出采用基于有限元应力分析的圆弧滑动法对坝坡稳定进行分析,该法比较真实的反应滑面的应力状态,根据抗滑理论能容易建立起可靠度功能函数,把土坝边坡稳定的定值分析和可靠度分析有机结合,更易于坝坡稳定的评价分析。 5、分析了基质吸力的影响因素、测量方法,建立了BP神经网络推求吸力内摩擦角的方法;采用盲数理论对抗剪强度试验数据进行整理和分析,即可提供丰富的试验数据,也避免了以往统计方法造成数据信息的丢失,为边坡稳定的可靠度分析提供基本数据。 6、采用盲数理论对土坝的渗透稳定性进行评价分析,不但能清楚地知道渗透稳定性的安全程度,并且可知评判结果的可信程度,避免了平均意义的判断结果,使结论更加具有参考价值。本文把可信度理论渗透稳定性判定方法应用于工程实例,在观测资料的基础上评价了坝基管涌、坝后流土发生的可能性及其结论的可信程度,并用观测资料分析和反演计算两种方法预测了高水位的渗透稳定性,为土坝的渗透稳定评判提供了科学依据,因此可以说盲数理论为我们进行土坝渗透稳定性不确定性评价分析提供了一种切实可行的方法。 7、从防渗措施的耐久性出发,详细论述了国内外防渗措施的研究现状,提出了基于浑水理论的浑水淤积层防渗措施。系统地分析了黄河泥沙物质组成的稳定性、下游引水的泥沙含量、颗粒组成随季节的变化规律,并进行了室内试验,验证了浑水淤积层的防渗性能。利用浑水渗流理论对库坝的渗漏量、浸润线的变化进行了理论分析,并应用于工程实践,证明利用引黄河浑水能形成一定厚度的淤积层作为库坝防渗的措施不仅能满足土坝的防渗要求且耐久性好,浑水防渗措施可为类似工程借鉴。


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