[发明专利]一种基于地质力学模型综合法试验的拱坝安全评价方法

说明书

本发明公开了一种基于地质力学模型综合法试验的拱坝安全评价方法，包括如下步骤：S1.根据检测的数据，建立综合法试验安全度评价指标体系；S2.构造拱坝安全度评价的突变模型；S3.将综合法试验的各底层指标进行标准化处理，并转化为0～1之间无量纲的数据；S4.利用归一公式进行突变级数计算，求出目标层的总突变级数值；S5.重复S1‑S4步骤，分别计算出综合法试验中不同超载系数下拱坝安全总突变级数值，并绘制总突变级数值与超载系数关系曲线图，根据总突变级数与超载系数关系曲线的拐点获得高拱坝综合法试验安全系数；S6.综合上述因素评价拱坝工程的整体稳定安全性。本发明利用模型综合法试验中现有的变形监测资料，建立高拱坝综合法试验安全度综合评判体系。

技术领域

本发明涉及大坝安全评价方法领域，更具体地说，涉及一种基于地质力学模型综合法试验的拱坝安全评价方法。

背景技术

近20年来，中国先后建成了7座坝高超过200m的特高拱坝，分别为二滩(240m，为最大坝高，下同)、拉西瓦(250m)、构皮滩(230.5m)、小湾(294.5m)、溪洛渡(285.5m)、锦屏一级(305m)和大岗山(210m)。其中，锦屏一级、小湾、溪洛渡3座拱坝的高度达300m级，位居世界最高拱坝前3名。正在建设或将要建设的特高拱坝有白鹤滩(289m)、乌东德(270m)、叶巴滩(217m)、东庄(230m)、龙盘(277m)、松塔(313m)、马吉(300m)、同卡(278m)、怒江桥(291m)、罗拉(295m)等。这些特高拱坝工程为我国国民经济和社会健康、持续、快速发展，以及实现节能减排目标做出了重大贡献。但由于特殊的地理环境，它们具有坝高库大、地形地质条件复杂、水推力巨大、抗震要求高、坝基加固处理难度大、运行环境复杂、多项工程技术指标已达到或超过世界水平。工程一旦溃坝或重大事故发生势必酿成重大灾难，人民群众生命财产损失惨重，因此，高坝的稳定安全是工程建设的关键科学技术问题。地质力学模型试验是研究高拱坝工程稳定安全性的重要方法之一。该方法是根据一定的相似原理对工程与地质问题进行缩尺研究的一种试验方法。通过试验可以了解大坝在正常工况下的工作性态，获得大坝在超载或降强情况下的破坏模式及破坏机理，揭示大坝与地基的薄弱部位，研究大坝的整体稳定安全性，为工程的设计、施工及加固处理提供科学依据。

目前，地质力学模型试验有超载法、强度储备法(降强法)和综合法三种试验方法。其中，超载法一般通过千斤顶或气袋加载模拟上游水沙荷载，通过逐步加大千斤顶或气袋荷载模拟超标洪水的影响以求得大坝超载安全系数，中国的许多大坝工程均进行过超载法地质力学模型破坏试验来研究坝与地基的整体稳定问题，如：响洪甸、青石岭、紧水滩、东风、渔子溪、陈村、凤滩、安康、牛路岭、新丰江、龙羊峡、东江、二滩、李家峡、江垭、拉西瓦、构皮滩、江口等等，清华大学等通过总结这些大坝工程的试验成果，建立了基于超载法试验的大坝稳定分析评价体系，摸索了一套基于λ1(起裂荷载)、λ2(非线性开始的荷载)、λ3(极限破坏荷载)的安全度评价方法，并将这些评价指标引入工程设计和规范中，应用较为广泛。