拱坝地震风险管理定稿.doc

拱坝地震风险 00 摘 要：本文首先运用分解分析法对拱坝地震风险进行识别，识别了坝基和坝体的风险因素。然后根据风险发生的五个后果对拱坝的影响，对风险因素进行衡量，得到概率分布。在此基础上，运用CIM方法对风险因素进行叠加，从而对风险进行评价。最后提出拱坝的抗震措施。 关键词：拱坝；地震风险；CIM 1.拱坝地震风险概述 风险的概念可以从经济学、管理学、保险学等不同角度去认识。对于某事件，明知不能实现就不去做，则没有风险。另一项事件，无论其发生与不发生，都不会带来损失，则该事件也不存在风险。虽然风险的说法不统一，但其具有两个特征，一是事件的不确定性，二是事件发生后产生有损失的后果。 因此简单地说，风险是指损失发生的不确定性，它是不利事件或损失发生概率及其后果的函数。用数学公式表示为 R=F(P,C) 其中，R表示风险，P表示不利事件发生的概率，C表示该事件发生的后果。稍微详细的文字表述为:风险是人们因对未来行为的决策及客观条件的不确定性而可能引起的后果与预定目标发生多种负偏离的综合。 这里对于拱坝地震风险，P即为地震发生后拱坝各种不利后果发生的概率，而C即为拱坝在各种不利后果中的损失值。 2.拱坝风险辨识与评估 本文根据拱坝的特征来具体分析地震发生对拱坝的影响，分析总结拱坝在地震发生时可能发生的不利后果。地震对拱坝的影响主要是在坝基和坝体上。 2.1风险因素识别 首先，本文分别将采用分解分析法进行拱坝地震风险因素识别。 2.1.1坝基 地震对拱坝的影响土要表现在两个方向。地震影响之一是对坝基的影响。坝基，包括两岸坝座，由于地形和地质条件的不同，或者体内有软弱结构面，在地震作用下会引起表层岩石坍塌、内部节理裂隙张开、地下渗漏水增加甚至于局部岩块滑动。这种影响，尤其在河谷上部出于反应的放大作用而更加明显。例如帕年伊玛拱坝遭受地震的损伤都集中在左岸坝座范围，包括： ⑴坝与推力墩之间的接缝张开； ⑵推力墩和左坝座内岩体的开裂； ⑶两个岩体区域的移动； ⑷山坡有较大范围的坍塌。 很明显，这些后果都和左坝座地质条件差、地形上是个单薄的山脊有关。 此外，在加固过程查探到坝与地基接触面或近坝基的浅层基岩内也有裂缝形成，进—步证明地震也影响到整个坝基。所有这些现象说明：破坏作用最容易在一些薄弱地区(裂隙发育或有剪切带的左坝座)和薄弱面(坝和地基接触面或基岩内的裂隙面)处反映比来。这些影响目前还很难做出定量预测，而只能在设计和施工中的各个环节上给予重视。例如在坝址选择时，要力求为大坝提供一个在外形(地形和坝基开挖面)和岩石力学性质上比较均一的坝基，避免两岸坝岸的岩性相差太大，以防地震时两岸发生明显相位差，导致坝体的动应力增大。如近地面裂陈发育的岩石，不能作为坝基而必须挖除；对于残留在良好基岩内的裂隙应做好固结灌浆；认真处理地基内的断层破碎带，坝基接触面的处理和混凝土质量要严格控制；两岩坝座内潜在的不稳定岩体应用锚筋或预应力钢索加固等。 2.1.2坝体 地震影响之—：是拱坝自身在地面运动的激发下产生共振．使坝受到附加的地震荷载作 用而引起动力反应(位移和应变)。根据我国原水利水电科学研究院抗震防护所对我国近10座混凝土拱坝的动力分析研究得出结论： ⑴在地震荷载作用下，拱坝坝体的动力反应一般以顺河向地震为主，横河向地震其次，而：竖向地震再次； ⑵动应力的反应在拱坝顶部的拱冠1/3弧长范围内最显著，坝高中部以上的拱冠梁和相应高程处距拱冠1/2—1/3弧长的两侧边梁处其次．这种影响目前已通过动力分析作出初步预测加以防止，但远不能得到完全解决。 此外，举凡断面或刚度突变处。如坝顶闸墩、坝内孔口、接缝和止水等处。均易在地震中遭受破坏和开裂、仍需采取有效抗震措施。 根据分析，可以总结出拱坝在地震发生后有可能会发生以下几种不利后果： ⑴上、下游岸坡的坍塌； ⑵坝顶开裂或接缝张开； ⑶水库受地震激荡而漫过坝顶； ⑷引水隧洞近山口堵塞或洞身漏水； ⑸坝基或两岸坝座内的节理、裂隙张开或漏水。 1：岸坡滑坡 2：坝体裂缝 3：坝顶溢流 4：出进水口阻塞 5：地基裂缝 2.2风险评估 2.2.1风险因素的衡量 本文根据风险因素可能产生的不利后果进行衡量，而对不利后果大小的衡量不计算溃坝、漫坝后的其他经济损失、生命损失，这里只考虑坝所受的损伤。我们将坝在建成之初的状态计为100，衡量由于各个风险因素导致不利后果发生后拱坝受的损伤值。例如： 概率 拱坝状态变化百分比 -20% -15% -10% -5% 0% 风险 因素 A 0.01 0.01 0.02 0.04 0.92 B 0.00 0.01 0.04 0.06 0.89 C 0.01 0.02 0.05 0.07 0.85 2.2.2风险评价 本文采用CIM方法进行风险因素的叠加