基于結(jié)構(gòu)圖方法的不確定條件下土石壩安全響應仿真分析與應用.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仿真分析與應用基于結(jié)構(gòu)圖方法的不確定條件下土石壩安全響應仿真分析與應用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教師李明超副教授指導教師李明超副教授天津大學研究生院天津大學研究生院二○一二年

2、十一月二○一二年十一月摘要修建水庫大壩主要是為了提高下游保護區(qū)的防洪標準，利用水能發(fā)電，改善航運，為下游供水灌溉等，但是一旦大壩發(fā)生潰決失事，將產(chǎn)生嚴重的災害。根據(jù)歷史資料統(tǒng)計，國內(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，建立復雜不確定條件下的土石壩安全響應仿真模型，計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險，主要研究成果有：（1）

3、綜合考慮壩體結(jié)構(gòu)、自然氣象、水庫水位等復雜因素，提出了基于結(jié)構(gòu)圖方法的土石壩安全仿真建模方法。將土石壩安全響應系統(tǒng)分解為各個獨立的動態(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，進而確定環(huán)節(jié)的數(shù)學模型和結(jié)構(gòu)圖模型；采用MATLABSimulink平臺耦合環(huán)節(jié)間的關(guān)系模型，連接各個環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)圖，建立不確定條件下土石壩水庫泄洪洞下游河道仿真模型，為土石壩安全響應風險分析提供模型基礎(chǔ)。（2）基于所建立的仿真模型，計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機制。建立洪水水庫泄洪洞下游河道和水庫水位滲流分析計算模塊，計算分析土石壩漫頂和滲流情況，并進一步結(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險信息。（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結(jié)構(gòu)圖仿真模型，實現(xiàn)土石壩安全風險總體分析評價。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