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水 利 学 报

2021 年 3 月 SHUILI XUEBAO 第 52 卷 第 3 期

文章编号：0559-9350（2021）03-0310-13

高拱坝-地基体系整体稳定概率地震风险分析

梁 辉 ，赵文光 ，郭胜山 ，涂 劲 ，李德玉 ，廖建新 3
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（1. 中国水利水电科学研究院，北京 100048；2. 中国电建集团 成都勘设计研究院有限公司，四川 成都 610072；
3. 中国三峡建设管理有限公司，北京 100038）
摘要：为了进行高拱坝的地震风险分析，引入幂指数函数的形式来描述地震危险性曲线，结合概率地震需求模型
和地震易损性曲线函数，推求了概率地震风险分析解析函数。基于此，以实际工程为例，开展了高拱坝-地基体
系整体稳定概率地震风险分析。在概率统计框架下，以高拱坝-地基系统整体抗震稳定安全评价为研究目标，在
考虑坝基岩体内控制性滑动块体滑裂面力学参数不确定性基础上，构建了概率地震风险分析模型，得到了基于残
余滑动位移的高拱坝-地基体系年超越概率曲线。从而给出了设计基准期限内，高拱坝-地基体系整体地震稳定
达到不同性能水平的概率，为其在极限地震下的抗震安全评价提供依据，同时为现有基于准则的混凝土坝抗震安
全决策转向基于风险概率的安全决策提供科学依据。
关键词：高拱坝-地基体系；地震稳定性能；概率地震需求模型；地震危险性分析；地震易损性分析；地震风险
分析
中图分类号：TV642.4 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20200482

1 研究背景

基于概率的地震风险分析在地震工程中越来越受到重视，已经广泛应用于土木工程系统以及工
程结构的抗震性能评估中。其能够从概率的角度对结构抗震性能进行评价，并且能够合理评估地震
作用导致的结构不同性能水平，及其可能带来的经济损失，为工程结构的维修加固提供科学依据。
［1］
Benjamin 考虑了模型的不确定性，提出了基于概率的风险分析框架，针对堤坝开展了风险分
［2］
析，通过决策树对溃坝引起的经济损失进行了评估。Karaa 等 基于贝叶斯方法，提出了能够考虑工
程不确定性、风险偏好和经济损失的抗震安全评估和风险分析方法，并针对土石坝开展了相关研
［3］
究。Vick 等 描述了概率风险分析在岩溶地区堤坝设计的应用，通过概率模型，对堤坝安全风险进行
［4］
了评估。Yegian 等 为了针对土石坝进行地震破坏或坍塌风险评估，提出了地震风险分析方法，包括
地震危险性分析、结构抗震性能分析以及两者相结合的地震风险分析，在地震危险性分析中将未来
地震的发生以概率的形式描述成地震动强度和地震动运动周期的函数，在结构地震性能分析中提出
了一种计算土石坝永久变形的概率分析方法，分析中采用地震动加速度、周期和卓越周期来表征地
［5］
震事件。Lave 等 总结了大坝风险分析和管理存在的一些缺陷，认为目前高风险大坝的安全标准应侧
重于降低财产损失（包括大坝损坏）和防止洪水造成的死亡损失，随后其提出了大坝风险分析和管理
的一套新方法。Lupoi 等 ［6-7］ 首先采用地震风险评估方法对钢筋混凝土结构开展了基于概率的抗震设计
和评估，随后在考虑力学参数的不确定性下对该方法进行简单扩展，并应用于钢筋混凝土桥梁结构
的地震风险评估中。Ellingwood 等 ［8］ 对地震风险分析中不确定性建模进行了阐述，并对不确定性如何

收稿日期：2020-06-20；网络首发时间：2021-02-10
网络首发地址：http：/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20210210.1022.002.html
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基金项目：国家重点研发计划项目（2016YFC0401807）；中国长江三峡集团公司科研项目（XLD/2115）
作者简介：梁辉（1991-），博士，工程师，主要从事大坝抗震数值分析研究。E-mail：1054305889@qq.com
通讯作者：郭胜山(1985-)，博士，高级工程师，主要从事水工结构与大坝抗震数值分析研究。E-mail：305265331@qq.com
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