重力坝抗滑稳定的分项系数设计理论与指标体系研究

抗滑稳定是重力坝设计中的关键领域，其分析成果对于重力坝的安全和造价有极其重要的影响。我国水利部门沿用的单一的全局安全系数法简单实用，经验丰富，但在重力坝领域，常常面临抗剪断验算不满足设计规范安全系数3.0要求的困境。水电部门采用的分项系数极限状态设计方法是解决这一问题的有效手段和趋势，但目前的可靠度设计方法是"套改"得来的，从而导致在使用过程中出现了大量的问题。.本次研究在1590多组各类岩体抗剪强度试验资料和十多个国内大型重力坝工程实例基础上，针对重力坝抗滑稳定问题，提出可行的非套改的分项系数极限状态设计方法，实现从传统的允许安全系数法到极限状态设计方法的平稳过渡。基于概率论和可靠度理论建立一套分项系数计算和标定的方法，并在水科院的Emu程序的基础上实现。在大量的算例分析和实例验算的基础上，优选出相应的指标体系建议值，为分项系数极限状态设计提供依据。

抗滑稳定是重力坝设计中的关键领域，抗滑稳定分析的成果是决定重力坝剖面的主要依据，对于重力坝的安全和造价有极其重要的影响。目前，我国水利行业和水电行业在重力坝抗滑稳定问题上采用了不同的设计思想。水利部门沿用传统的单一安全系数法，也就是俗称的“大老K”，而水电行业从1999年起在设计规范中采用了分项系数极限状态设计方法。在水利行业的重力坝抗滑稳定中进行分项系数极限状态设计可以解决单一安全系数所面临的困境，另一方面也可与国际上如今的基于可靠度的设计规范相适应，同时国内水利行业和水电行业可以采用统一的设计理念。本项研究针对重力坝分项系数极限状态设计中最核心的极限状态设计计算方法以及分项系数的标定理论开展研究，获得了一系列十分有价值的创新成果。. (1) 项目提出了基于分项系数安全度指标的重力坝抗滑稳定分项系数极限状态设计方法，该方法与传统安全系数法实现了完美对接，解决了由简单“套改”造成的种种问题。. (2) 改进了传统线性回归方法，给出了矩法和线性回归法正确使用的前提。同时对1000多组大中型水利水电工程的试验资料进行分析，统计了抗剪强度指标的概率特性。. (3) 提出了相对安全率理论，基于这一理论可以实现安全系数、可靠度、分项系数三种方法量化的比较，同时给出了分项系数标定的新思路。. (4) 采用基于可靠度的方法标定重力坝抗滑稳定分项系数极限状态设计方法中的材料分项系数和结构系数。通过各种算例和国内多个大中型重力坝工程，给出了分项系数建议值。