土石壩震害預測及快速評估方法研究.pdf

1、目前我國水壩數量達86，000座以上，其中95％以上是土石壩。土石壩在地震災害中作為承災體，一方面引起土石壩壩體的破壞，造成直接經濟損失；另一方面，還可能演變成為危險的次生災害源，引發(fā)次生水災造成巨大的經濟損失和人員傷亡，同時在地震后還常常因水壩無法正常發(fā)揮水利設施功能，造成災后生產、生活的困難。在地震發(fā)生后，通過對土石壩地震災害損失開展簡便、快捷的預測評估，可以為有效開展地震應急工作，合理分配救災人員、物資，及時救援，避免次生災害發(fā)生

2、提供參考。同時，通過土石壩震害預測及快速評估方法的研究，可以深化對土石壩的地震反應機制的認識，在壩體設計施工時預先采取抗震措施，避免或者減輕可能造成的破壞和損失。目前國內外對土石壩震害預測與快速評估方法的研究很少，國內對群體土石壩石壩震害預測與快速評估方法的研究基本處于空白，面對我國嚴峻的地震形勢，亟待發(fā)展土石壩震害預測和快速評估方法的研究。
　　 為了便捷準確地對土石壩地震破壞狀態(tài)和數量進行預測和評估，本文通過廣泛的震害調查，

3、系統(tǒng)整理了汶川地震中1792座土石壩震害資料，結合我國唐山地震、海城地震、通海地震土石壩震害資料中452座土石壩震害資料，以及建國以來12次較大地震中土石壩震害數據，對土石壩群體和單體震害的預測及快速評估方法展開研究。
　　 論文主要完成了以下工作：
　　 1.在震害調查的基礎上，詳細分析了大量土石壩震害數據，對土石壩在地震中的震害比例、震害類型、易損部位，易損壩型進行了統(tǒng)計歸納。對震害影響因素與土石壩震害的相關性進行統(tǒng)

4、計分析，確定了影響土石壩震損程度的主要因素。
　　 2.從土石壩實際震害出發(fā)，結合我國歷史土石壩震損分級經驗和存在的不足，從震害情況、水利功能保留情況、壩體修復難易程度三個方面將土石壩震害等級劃分為五個等級。
　　 3.在歸納土石壩震損規(guī)律、研究震害影響因素與震害相關性、土石壩震害等級劃分研究、土石壩震害影響因素研究的基礎上，由我國數次大地震中數千座土石壩在各個烈度區(qū)內的破壞數據，構建出我國土石壩地震破壞概率矩陣，并首次

5、給出了土石壩地震易損性曲線的分布形式。
　　 4.基于我國地震現場評估標準，通過引入損失比的概念，將定性的土石壩震害程度描述數量化，作為定量描述土石壩震損程度的指標。將損失比值作為各個震害等級分界閾值，克服了采用定性描述方法劃定土石壩震害等級帶了的不便。利用土石壩地震破壞概率矩陣數據，對土石壩在各個地震烈度下的易損性進行研究，首次給出了一個適合我國國情的各烈度區(qū)內土石壩地震易損性曲線。在損失比概念的基礎上，通過群體土石壩震害易損

6、性分布的研究，建立起土石壩群體震害預測評估模型。由土石壩震害影響因素分析，確定土石壩群體震害的其他修正參數值，最終確定土石壩群體震害快速預測模型評估方法模型。該模型可以預測評估Ⅵ-Ⅹ度烈度區(qū)內土石壩震害總數量、各個烈度區(qū)土石壩震害數量、處于各種震害程度土石壩震害數量，評估特定烈度區(qū)土石壩震害程度及其比例以及土石壩群體遭受的震損程度。
　　 5.由于土石壩震害的因素及震害等級分類本身具有模糊性，論文采用多元模糊預測的思路，建立起一

7、種新的單體土石壩震害預測的方法。這一單體預測方法一方面體現了震害實際中烈度、壩基等震害因素以及震損破壞程度連續(xù)變化的實質，使得輸入的評判信息更加符合真實情況，從而能夠得出準確的結論；另一方面，采用多元模糊預測評估方法，根據實際震害規(guī)律，通過一定抽象假設條件建立起來的隸屬函數的形式，表達了震害因素與震損等級之間的相關規(guī)律，避免了采用統(tǒng)計回歸中由于震害復雜性導致的回歸系數差的問題。同時采用多元模糊合成，考慮了單個因素間的相互耦合作用，思路清

8、晰明確，避免了神經網絡中方法對震害機理認識的“黑匣子”問題。最后再通過203座歷史震害數據的對土石壩模糊數學隸屬函數進行局部調整，最終確定土石壩震損快速多元模糊預測模型，可以很好的對單體土石壩震損等級做出預測。
　　 6.通過研究震區(qū)內土石壩的破壞比同損失比在各烈度區(qū)內的變化規(guī)律，結合土石壩震損等級及數量的在各個烈度區(qū)內的分布規(guī)律，采用概率統(tǒng)計方法得到土石壩在震區(qū)范圍內損失比的分布公式，可在短時間內估算出地震造成的損失，總體上把