重力坝深层抗滑稳定可靠度分析

摘要

抗滑稳定分析是重力坝设计的重要内容，多年来筑坝技术的不断提高，设计理论也不断完善，因此现在重力坝一般情况下不会沿着建基面或者是浅层基岩发生失稳破坏。当坝基内存在有可能引起大坝发生滑动破坏的软弱岩层时，需要对其深层抗滑稳定进行校核，现在主要使用安全系数法以及可靠度理论来分析深层抗滑稳定。
　　有限元强度折减法计算坝基抗滑稳定整体安全系数在工程中得到了广泛的应用，该方法关键在于确定坝基达到极限平衡时的状态以及合理地选择材料屈服准则。本文基于ANSYS有限元软件，通过工程算例分析了塑性区贯通、位移突变和非线性计算不收敛的三种坝基失稳判断依据下的安全系数，表明三种判据结论一致。同时对DP系列的5种准则进行了研究分析，算例表明不同屈服准则结果差别较大，与传统刚体极限平衡法所得的结果相比，采用平面应变非关联法则下莫尔-库伦匹配DP5准则误差在5%以内，DP1～DP4误差均较大，在10%~30%。
　　重力坝沿深层软弱结构面发生滑动破坏一般是低概率事件，采用传统的可靠度分析方法——Monte Carlo方法计算其可靠指标时需要大量的模拟次数才能得到相对精准的值，而JC法求解可靠指标时又因为功能函数的复杂性以及高度非线性而容易在迭代过程中陷入死循环。因此本文将群体智能优化引入可靠指标计算，提出了基于交叉操作的全局人工蜂群算法可靠度模型（CGABC法）和带收缩因子的粒子群算法可靠度优化模型（XPSO法），算例分析表明CGABC法与XPSO法求解重力坝深层抗滑稳定可靠度时总能较快收敛且精度与Monte Carlo方法一致。对比分析CGABC法与XPSO法收敛过程，XPSO法性能更优。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究发展现状

1.3 本文研究内容

2 重力坝深层抗滑稳定分析

2.1 刚体极限平衡法

2.2 有限元强度折减法

2.3 工程算例分析

2.4 本章小结

3 传统可靠度分析方法

3.1 重力坝深层抗滑稳定可靠度基本概念

3.2 Monte Carlo方法

3.3 一次二阶矩方法

3.4 JC法

3.4 本章小结

4 基于群体智能算法的重力坝深层抗滑稳定可靠度分析

4.1 可靠指标的约束优化模型

4.2 基于CGABC算法的重力坝深层抗滑稳定可靠度分析

4.2 基于XPSO算法的重力坝深层抗滑稳定可靠度分析

4.3 求解β程序正确性验证

4.4 本章小结

5 重力坝深层抗滑稳定可靠度分析

5.1 工程算例分析

5.2 随机变量对可靠性指标的影响

5.3 安全系数与可靠指标

5.4 工程实例分析

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢