基于可靠度的黄河下游堤防工程渗流稳定分析

张秀勇,花剑岚,杨洪祥

(1.南京水利科学研究院岩土工程研究所,江苏南京 210024;2.东南大学交通学院,江苏南京 210096;

3.南京市水利规划设计院有限责任公司,江苏南京 210016;4.济南黄河河务局,山东济南 250032)

黄河下游两岸多为平原地区,防洪保护区面积12万km2,人口密集,城市众多,资产集中,黄河一旦决口,势必造成巨大的灾难.黄河下游堤防经过多次加高增厚,土质主要为砂性土,透水性强,均一性差,土体的物理力学指标随机性很大,洪水期间堤防的渗透稳定性差,因此目前渗透破坏是黄河下游堤防洪水期间主要的破坏形式之一

本文利用可靠性理论对黄河下游堤防的渗流稳定性进行分析,将影响堤防工程渗流安全的因素视为随机变量,建立渗流稳定的功能函数,求解堤防工程洪水期间的渗透破坏概率,以此来评价黄河下游堤防工程的渗流安全性.

1 渗流稳定分析可靠性基本原理

1.1 渗流控制的设计原则和随机变量的确定

按照堤防工程的设计原则,堤防工程应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计.黄河堤防渗流稳定性可以看做是堤防在设计水位下是否超过堤防承载能力极限状态的情形[1].利用可靠性理论研究黄河堤防渗流稳定性时,原则上是将荷载效应、材料特性及结构的几何尺寸等视为随机变量.鉴于黄河堤防的复杂性和不确定性主要取决于堤身和堤基土壤材料特性,因此本文仅将土壤渗透系数和密度视为随……