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1、基于結(jié)構(gòu)圖方法的不確定條件下土石壩安全響應(yīng)仿真分析與應(yīng)用基于結(jié)構(gòu)圖方法的不確定條件下土石壩安全響應(yīng)仿真分析與應(yīng)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(dǎo)教師李明超副教授指導(dǎo)教師李明超副教授天津大學(xué)研究生院天津大學(xué)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(biāo)準(zhǔn),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(yán)重的災(zāi)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(fù)雜不確定條件下的土石壩安全響應(yīng)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(fēng)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(fù)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(yīng)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(xué)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(yīng)風(fēng)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(yīng)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(fēng)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(yīng)結(jié)構(gòu)圖仿真模型,實現(xiàn)土石壩安全風(fēng)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
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