考虑堆石料空间变异性的心墙坝地震安全性随机有限元分析

摘要

土石坝堆石料物理力学性质具有一定的不确定性,探讨了堆石料的空间变异性对心墙坝地震安全性的影响。以某高心墙堆石坝为例,采用基于局部平均细分法的随机有限元法,模拟了考虑筑坝堆石料空间变异性时心墙坝的地震响应以及永久变形情况,对比分析了随机有限元法和常规确定性有限元法的计算结果,并对随机物理参数的敏感性进行了分析。研究结果表明,考虑筑坝材料空间变异性时,①大坝峰值加速度响应的取值和频谱特性都发生一定程度的离散,为使设计方案的保证率达到90%以上,需将确定性分析得到的峰值加速度放大1.1倍~1.2倍;②大坝震后最大沉降的离散程度相比更大,为使设计方案的保证率达到90%以上,需将确定性分析结果放大1.4倍~1.6倍;③心墙坝动力响应对堆石料的干密度和孔隙率的敏感性强于对平均粒径和不均匀系数的敏感性,但当平均粒径和不均匀系数的变异性较大时,大坝响应仍表现出明显的离散性。