高邊坡錨索體系性能退化模型及時變可靠度研究

《高邊坡錨索體系性能退化模型及時變可靠度研究》是依託南昌大學，由蔣水華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高邊坡錨索體系性能退化模型及時變可靠度研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：蔣水華
• 依託單位：南昌大學

項目摘要

預應力錨索是水利水電工程高邊坡加固的重要措施之一，故錨索體系因材料腐蝕引起性能退化可能會造成高邊坡失穩。定量地評價錨索體系性能退化對高邊坡可靠度的影響是防治滑坡災害的重要前提。本項目擬採用理論建模、數值模擬和試驗驗證相結合的研究方法，建立高邊坡特定運行環境條件下預應力錨索腐蝕率模型，錨索與注漿體界面、注漿體與岩體界面黏結強度衰減模型，並通過相關試驗資料驗證所提模型的有效性和適用性。在此基礎上，建立腐蝕條件下錨索體系性能退化模型和預估在役預應力錨索的剩餘使用壽命。最後，依託錦屏一級水電站左岸高邊坡開展套用研究，基於非侵入式隨機有限元法評估考慮參數不確定性和錨索體系性能退化的高邊坡運行期時變可靠度。本項目研究成果將為深入認識錨固體系性能退化機理，指導制定合理的錨固結構維護策略和建立完善的滑坡風險預警與調控體系提供重要的理論與技術支持。

結題摘要

預應力錨索是水利水電工程高邊坡加固的重要措施之一，故錨索體系因材料腐蝕引起性能退化可能會造成高邊坡失穩。定量地評價錨索體系性能退化對高邊坡可靠度的影響是防治滑坡災害的重要前提。本項目採用理論建模、數值模擬和試驗驗證相結合的研究方法，建立了高邊坡特定運行環境條件下預應力錨索腐蝕率模型以及考慮腐蝕條件下錨索兩種典型破壞模式的錨固力時變模型，提出了基於子集模擬的岩質邊坡系統可靠度分析方法和基於模型修正的邊坡可靠度高效協同式分析方法。在此基礎上，總結比較了常用的高邊坡預應力錨索服役壽命預測模型的優缺點及適用條件。最後，依託錦屏一級水電站左岸高邊坡開展套用研究，探討了參數不確定和錨索體系性能退化對高邊坡時變系統可靠度的影響規律。研究表明：錨索服役前期（120年）邊坡安全係數和失效機率變化相對較小，後期安全係數和失效機率變化幅度急劇增大，邊坡穩定性條件迅速惡化。錨索鋼絞線直徑和密度、注漿體厚度、環境溫度以及水灰比對預應力錨索服役壽命具有顯著的影響。提出的基於子集模擬的邊坡系統可靠度方法計算效率明顯高於蒙特卡羅模擬方法，計算精度優於一階等效近似方法、N維等效方法和Ditlevsen上下限方法，可為解決低失效機率水平複雜岩質邊坡系統可靠度問題提供一個重要的工具。圍繞本項目研究，出版了學術專著1部，發表了相關學術論文28篇，其中SCI論文6篇（均第1作者）、EI論文10篇（均第1作者）、CSCD論文6篇（第1作者4篇）、國際會議論文3篇（第1作者2篇），有2篇SCI論文被一區Top期刊收錄，取得了計算機軟體著作權登記1項，申請了國家發明專利3項。研究成果可為深入認識錨固體系性能退化機理，推動可靠度和風險分析方法在邊坡工程設計及滑坡災害防治實踐中的套用，指導制定合理的錨固結構維護策略和建立完善的滑坡風險預警與調控體系提供重要的理論與技術支持。