基于风险的高混凝土坝安全评估理论和方法研究

在收集洪水、地震等历史资料、材料参数试验数据和地质勘探资料等的基础上，利用统计与假设检验的方法研究高混凝土坝载荷与抗力效应随机变量的分布规律；通过国内病险坝运行监测和室内模型试验资料的调研、查阅国内外事故混凝土坝的分析文献，结合理论研究、数值模拟、对比分析与专家讨论，探索高坝可能失效模式及其原因，建立高坝失效的故障树模型，确定主要失效模式；根据高混凝土坝破坏机理的研究成果，建立主要失效模式的状态函数，通过等量正态化、独立变换，利用JC法与蒙特卡罗法计算单个失效模式的失效概率；利用双模窄界公式、概率网络估算（PNET）法计算具有多个失效模式的失效概率；通过对现有的直接损失和间接损失估算方法的比较，确定高坝风险损失定量估算方法，合理选取风险指标，确立高坝可接受风险标准的制定原则与方法，建立基于风险分析的高坝安全评估方法和准则。研究成果将应用于锦屏高拱坝的安全评估。 2100433B

裂缝是混凝土坝常见的病害问题，是大坝发生病变失稳的前兆，及时探测其发生并监测其发展过程，对保障大坝安全、防范灾害事件发生、充分发挥工程效益等具有重要意义。本项目采用理论分析、物理模型试验和数值模拟相结合的方法，研究了基于塑料光纤光时域反射技术（POF-OTDR）的混凝土坝裂缝监测方法，实现了对混凝土坝裂缝定位、定向和定宽的分布式探测和监测。本项目主要研究内容和成果有：（1）充分考虑实际应用中带涂覆层POF与混凝土可能的结合方式，建立了不同结合方式下POF与混凝土之间应变传递关系的理论模型，运用数值仿真方法对该模型的正确性进行了验证；利用该模型研究了POF纤芯与混凝土之间应变传递的效果及影响因素，提出了利于POF与混凝土之间应变传递的结构及材料参数组合。（2）对POF进行了基本力学性能测试，获取了其基本力学参数；依据混凝土坝的典型开裂形式，研究了POF在轴向拉伸、非轴向拉伸、垂直于轴向受剪、绕轴向扭转、宏弯曲等条件下的变形能力和力光转换特性，同时还研究了温度对POF内部光学特性的影响；基于试验成果，分析了开裂条件下POF的力光转换规律，探讨了POF对结构开裂的感知能力。（3）在试验研究基础上，运用波动光学和几何光学理论，结合数值仿真，剖析了基于POF光损耗特性的裂缝感知机制，揭示了POF对裂缝的感知机制是POF在裂缝处的微弯曲变形引起其内光传输模式发生变化而产生光损耗，而POF上应力集中和径向收缩变形所引起的光损耗量有限，据此提出了实际应用中提高POF裂缝感知敏感度的措施。（4）研究了POF-OTDR技术对多条裂缝监测的复用能力；建立了基于POF的裂缝监测模型，并提出了基于双支POF的裂缝定量监测方法，在此基础上，提出了可用于混凝土坝裂缝监测的POF网络和布设方法。 2100433B

投标商要在激烈的竞争中中标，按期完成合同项目并取得预期回报，对项目进行投标风险分析和规避是关键。本课题的研究内容为基于粗糙集的投标风险相关要素、类型和特征，投标风险决策模型及支持系统。它能为招标投标决策提供支持技术，显著提高投标决策的质量和效率、减少项目损失，丰富决策理论和方法。 2100433B

现有光纤传感技术或仅能够探测到裂缝的存在与否、或必须事先知道裂缝的准确位置、或必须事先知道裂缝的开展方向等，不能实现裂缝的分布式探测与监测，且采用的单模石英光纤纤细脆弱，不仅在裂缝扩展中容易折断，而且在水利、土木的恶劣、粗放型施工环境中难以存活。针对上述问题，本课题拟采用韧性好、存活率高的多模塑料光纤（POF）替代石英光纤。采用理论分析、物理模型实验和数值模拟相结合的方法，研究裂缝的POF光纤传感模式及裂缝引致的POF光损耗理论，探索基于POF-OTDR技术的裂缝探测与监测方法，提出基于POF-OTDR的光纤新布型，构建分布式裂缝传感网络，实现对混凝土坝裂缝定位、定向和定宽的分布式探测与监测。