基于模糊集理論的土石壩開裂破壞風險分析

李宗坤， 宋子元， 葛 巍,3， 王 特， 張兆省

(1.鄭州大學 水利科學與工程學院，河南 鄭州 450001； 2.鄭州大學 軟件學院，河南 鄭州 450002； 3.代爾夫特理工大學 技術、政策和管理學院，荷蘭 代爾夫特2628 BX； 4.河南省前坪水庫建設管理局，河南 鄭州 450003)

0 引言

2016年年底，中國已建成各類水庫大壩98 460 座，其中90%以上為土石壩[1]。常見的土石壩病險事故除洪水漫頂以外，主要還包括壩坡失穩、滲流異常和壩體開裂等[2]。開裂破壞是土石壩常見的隱患和導致土石壩變形破壞的主要原因之一。土石壩開裂會使大壩擋水功能不能得到充分發揮，甚至導致壩體潰決，嚴重影響大壩系統的服役壽命[3]。據統計，國內由裂縫問題引起的土石壩病險事故，在大型水庫大壩中約占39%，小型水庫土壩裂縫問題更多；而國外建造的高土石壩中，約有25%存在裂縫，有的已經導致潰壩事故[4]。工程經驗表明，土石壩壩體開裂的原因除了施工期的加載變形以外，主要是在運行期發生的變形。當前，中國早期建造的土石壩多數已經達到正常使用年限[5]，對土石壩開裂破壞風險進行分析可以為病險事故判定提供依據。

根據《水庫大壩安全評價導則》中對于變形分析的要求，部分學者從多角度對土石壩裂縫進行了定性或定量的研究。李雷等[6]根據土體拉應變試驗，考慮拉應變的不確定性，采用一次二階矩法計算壩體抗裂可靠度；劉遠等[7]利用沉降觀測資料，計算土石壩由裂縫引起的變形失事概率；彭翀等[8]采用有限元分析方法估算高土石壩是否會發生表面張拉裂縫等。……