高土石壩加筋壩體安全評(píng)價(jià)與極限抗震能力研究項(xiàng)目摘要

利用集成數(shù)字圖像采集系統(tǒng)的高壓大型靜、動(dòng)兩用三軸儀開展大范圍圍壓下土工格柵加筋堆石復(fù)合體材料靜、動(dòng)應(yīng)力變形特性研究，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定高土石壩加筋壩體有限元計(jì)算方法、本構(gòu)模型及計(jì)算參數(shù)。將有限元滑面應(yīng)力穩(wěn)定分析法應(yīng)用于高土石壩加筋壩體抗震安全評(píng)價(jià)，建立基于有限元應(yīng)力變形分析的集擬靜力穩(wěn)定分析、動(dòng)力時(shí)程分析和地震變形分析于一體的高土石壩加筋壩體抗震安全評(píng)價(jià)體系，完善超高土石壩的抗震安全評(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、壩體加固及其作用機(jī)理以及極限抗震能力研究，將技術(shù)研究成果應(yīng)用于實(shí)際工程，為工程的可行性研究和建設(shè)提供可靠的理論和技術(shù)支撐。

強(qiáng)震區(qū)高土石壩的抗震安全設(shè)計(jì)是當(dāng)前我國(guó)水利水電建設(shè)的核心問(wèn)題之一,為保證高土石壩的整體抗震安全性，須對(duì)高壩抗震加固措施和抗震安全評(píng)價(jià)方法進(jìn)行研究，更新設(shè)計(jì)理論和方法。壩頂1/5-1/4區(qū)域的地震變形防控是目前在高土石壩抗震設(shè)計(jì)領(lǐng)域正在迅速發(fā)展的設(shè)計(jì)理念和方法，本項(xiàng)目針對(duì)高土石壩地震變形安全防控抗震性能設(shè)計(jì)的若干基礎(chǔ)問(wèn)題，著重研究：(1)土工格柵加筋堆石料靜、動(dòng)力特性研究。(2)高土石壩基于變形安全防控抗震性設(shè)計(jì)理論和方法，包括高土石壩壩坡抗震穩(wěn)定分析研究和高土石壩極限抗震能力研究。(3)高土石壩雙向離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)研究。 2100433B

土石壩是水利水電工程建設(shè)中的主導(dǎo)壩型之一。在高烈度區(qū)修建高土石壩，抗震穩(wěn)定問(wèn)題往往是控制因素。本項(xiàng)目以土石壩為研究對(duì)象，對(duì)土石壩地震安全評(píng)價(jià)的計(jì)算智能方法進(jìn)行理論和應(yīng)用研究。將群集智能優(yōu)化、徑向基網(wǎng)絡(luò)等新型計(jì)算智能方法引入土石壩抗震安全評(píng)價(jià)領(lǐng)域，為土石壩動(dòng)力反應(yīng)分析和抗震安全復(fù)核提供新的策略。著重開展了如下三個(gè)方面的研究工作： （1）提出了基于群體智能的壩坡最危險(xiǎn)滑動(dòng)面搜索算法，為高土石壩邊坡-地基系統(tǒng)最危險(xiǎn)滑動(dòng)面求解打下基礎(chǔ)； （2）提出了基于徑向基網(wǎng)絡(luò)的高土石壩動(dòng)力參數(shù)反演分析方法，為有效利用觀測(cè)數(shù)據(jù)，更準(zhǔn)確的進(jìn)行動(dòng)力反應(yīng)分析和抗震安全復(fù)核提供條件； （3）提出了高土石壩動(dòng)力響應(yīng)預(yù)測(cè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和地基液化判別的智能優(yōu)化建模方法，用于土石壩變形預(yù)測(cè)和地基液化判別。 2100433B

在高烈度區(qū)的深覆蓋層上修建高土石壩，抗震問(wèn)題往往是控制因素，由于目前經(jīng)驗(yàn)較少，需要從理論和實(shí)踐兩方面進(jìn)行抗震研究工作。本項(xiàng)目以高土石壩為研究對(duì)象，對(duì)地震安全評(píng)價(jià)的計(jì)算智能方法進(jìn)行理論和應(yīng)用研究。具體內(nèi)容包括：采用新型全局智能優(yōu)化方法求解地震作用下高土石壩邊坡-地基系統(tǒng)最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，用于擬靜力抗震穩(wěn)定分析及震后穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；研究基于徑向基網(wǎng)絡(luò)的高土石壩動(dòng)力參數(shù)反演分析方法，為有效利用觀測(cè)數(shù)據(jù)，更準(zhǔn)確的進(jìn)行動(dòng)力反應(yīng)分析和抗震安全復(fù)核提供條件；提出高土石壩動(dòng)力響應(yīng)預(yù)測(cè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和地基液化判別的智能優(yōu)化建模方法，用于土石壩永久變形預(yù)測(cè)和地基液化判別。本項(xiàng)目將群集智能優(yōu)化、徑向基網(wǎng)絡(luò)等新型計(jì)算智能方法引入土石壩抗震安全評(píng)價(jià)領(lǐng)域，為土石壩動(dòng)力反應(yīng)分析和抗震安全復(fù)核提供新的策略。

本項(xiàng)目擬分別對(duì)加筋黃土試樣在自行改進(jìn)的大三軸剪切儀上進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行隨機(jī)地震荷載作用下加筋黃土動(dòng)三軸試驗(yàn)，研究加筋黃土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及其強(qiáng)度特性，以獲得較合理的加筋層間距和加筋位置，建立加筋黃土的動(dòng)、靜本構(gòu)模型及其參數(shù)；通過(guò)黃土地基的動(dòng)、靜模型試驗(yàn)研究在靜力和地震動(dòng)力作用下加筋黃土地基中的應(yīng)力、應(yīng)變和破壞變形規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，利用彈塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)等觀點(diǎn)分析加筋黃土在不同加筋方式下的加筋機(jī)理及其破壞特征。最后，把試驗(yàn)中獲得的加筋黃土動(dòng)、靜本構(gòu)模型和參數(shù)引入實(shí)際地基工程進(jìn)行動(dòng)力和靜力有限元分析，研究加筋和未加筋地基在靜力和地震作用下的應(yīng)力和變形規(guī)律，和模型試驗(yàn)相對(duì)比，對(duì)加筋黃土的本構(gòu)模型進(jìn)行驗(yàn)證。本項(xiàng)目的研究成果將為加筋土技術(shù)在黃土地區(qū)的推廣使用將會(huì)產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)，能使加筋土技術(shù)能在地震區(qū)得到合理運(yùn)用，具有極其重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。 2100433B