基于結(jié)構(gòu)圖方法的不確定條件下土石壩安全響應(yīng)仿真分析與應(yīng)用.pdf

1、基于結(jié)構(gòu)圖方法的不確定條件下土石壩安全響應(yīng)仿真分析與應(yīng)用基于結(jié)構(gòu)圖方法的不確定條件下土石壩安全響應(yīng)仿真分析與應(yīng)用Analysisapplicationofblockdiagramsimulationofearthrockfilldamsafetyresponseunderuncertaintyconditions專業(yè)專業(yè)水利工程水利工程研究生劉菲研究生劉菲指導(dǎo)教師李明超副教授指導(dǎo)教師李明超副教授天津大學(xué)研究生院天津大學(xué)研究生院二○一二年

2、十一月二○一二年十一月摘要修建水庫(kù)大壩主要是為了提高下游保護(hù)區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)，利用水能發(fā)電，改善航運(yùn)，為下游供水灌溉等，但是一旦大壩發(fā)生潰決失事，將產(chǎn)生嚴(yán)重的災(zāi)害。根據(jù)歷史資料統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)外發(fā)生的潰壩事件中土石壩所占的比例在90%以上。本文以土石壩為對(duì)象，主要考慮漫頂、滲流破壞和壩坡失穩(wěn)等破壞模式，采用結(jié)構(gòu)圖方法，建立復(fù)雜不確定條件下的土石壩安全響應(yīng)仿真模型，計(jì)算分析土石壩的漫頂、滲流破壞和壩坡失穩(wěn)三種模式下的耦合風(fēng)險(xiǎn)，主要研究成果有：（1）

3、綜合考慮壩體結(jié)構(gòu)、自然氣象、水庫(kù)水位等復(fù)雜因素，提出了基于結(jié)構(gòu)圖方法的土石壩安全仿真建模方法。將土石壩安全響應(yīng)系統(tǒng)分解為各個(gè)獨(dú)立的動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)，采用空間描述方法確定環(huán)節(jié)的基本變量和函數(shù)關(guān)系，進(jìn)而確定環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型和結(jié)構(gòu)圖模型；采用MATLABSimulink平臺(tái)耦合環(huán)節(jié)間的關(guān)系模型，連接各個(gè)環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)圖，建立不確定條件下土石壩水庫(kù)泄洪洞下游河道仿真模型，為土石壩安全響應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)分析提供模型基礎(chǔ)。（2）基于所建立的仿真模型，計(jì)算分析土石壩在漫頂、滲

4、流破壞和壩坡失穩(wěn)三種破壞模式下的安全響應(yīng)機(jī)制。建立洪水水庫(kù)泄洪洞下游河道和水庫(kù)水位滲流分析計(jì)算模塊，計(jì)算分析土石壩漫頂和滲流情況，并進(jìn)一步結(jié)合Geostudio工具，建立土石壩的二維滲流模型，分析壩坡在不同工況下的穩(wěn)定性，最終得到土石壩在不同因素作用條件下的安全風(fēng)險(xiǎn)信息。（3）在單因素分析的基礎(chǔ)上，建立了多因素耦合作用下土石壩安全響應(yīng)結(jié)構(gòu)圖仿真模型，實(shí)現(xiàn)土石壩安全風(fēng)險(xiǎn)總體分析評(píng)價(jià)。以洪水為輸入環(huán)節(jié)，分析洪水與滲流、滲流與壩坡穩(wěn)定性的耦合