Page 66 - 水利学报2021年第52卷第3期

抗剪强度参数的影响远远高于混凝土和基岩的弹性模量的影响，因此，将潜在的滑动块体的构造面
上的摩擦系数和凝聚力作为随机变量来开展参数敏感性研究。其分别定义为：底滑面摩擦系数 μ
bottom
和凝聚力 c 、侧滑面摩擦系数 μ 和凝聚力 c 以及上游拉裂面摩擦系数 μ 和凝聚力 c 。
bottom side side crack crack
同样地，依据文献［29］，滑动块体的构造面上的摩擦系数与凝聚力的概率分布分别取为正态分布和
对数正态分布。滑块各滑动面材料特性以及相应的概率分布见表 1。

表 1 滑动面上摩擦系数和凝聚力参数值以及其对应的概率分布
材料参数 均值 变异系数 最小值 最大值 概率分布
摩擦系数 μ 0.432 0.200 0.2592 0.6048 正态分布
bottom
凝聚力 c /MPa 0.193 0.400 0.08293 0.3872 对数正态分布
bottom
摩擦系数 μ 1.100 0.200 0.6600 1.5400 正态分布
crack
凝聚力 c /MPa 1.200 0.400 0.5156 2.4076 对数正态分布
crack
摩擦系数 μ 0.420 0.200 0.2520 0.5880 正态分布
side
凝聚力 c /MPa 0.090 0.400 0.03867 0.1806 对数正态分布
side
3.1.2 静动荷载 计算分析中，静态荷载包括坝体自重、正常水位下的上下游水荷载、上游坝前淤
沙荷载和温度荷载。上、下游正常水位分别为 825.0 m 和 604.0 m。上游坝前淤沙高程为 710.0 m，淤
沙的容重和内摩擦角分别为 5.0 kN/m 和 0°。拱圈设计温度荷载见表 2。按照抗震规范的要求，计算
3
中依据坝址地震危险性分析得到相当于 100 年期限内超越概率为 2%的拱坝坝址基岩水平设计地震加
速度代表值为 0.406g，竖向取为水平向的 2/3，即为 0.271g。根据设定地震场地相关反应谱拟合得到
的人工地震波，其归一化后的图形见图 6。
表 2 正常水位温降工况下拱圈设计温度 （单位：℃）

高程/m
834.0 800.0 760.0 720.0 680.0 640.0 610.0 580.0 565.0 545.0
均匀 5.99 2.84 3.52 3.23 4.27 4.28 5.29 1.77 1.39 1.15
线性 0.00 7.27 10.98 12.06 12.28 12.38 12.4 5.89 5.28 4.91
3.2 坝址地震危险性分析 高拱坝的坝址区域地震危险性分析见图 7。大坝的设计地震和校核地震
的水平向基岩峰值加速度分别为：设计地震 100 年超越概率 2%的坝址区基岩水平地震峰值加速度代
表值 0.406g，校核地震 100 年超越概率 1%的坝址区基岩设计地震峰值加速度代表值 0.481g。由图 7 可
知，在地震动强度范围内，地震危险性曲线采用直线来近似描述是可以接受的，即可采用式（3）、式
（4）求得地震危险性分析参数 K 和 K ：
0
ln( v v ) )
K = MDE MCE = ln(0.0002 0.0001 = 4.0744 （23）
ln( im im ) ln(0.481 0.406 )
MDE MCE
æ ö
)
ç ln(0.406 )ln(0.0001 - ln(0.481 )ln(0.002 ÷ )
K = exp ç ç ÷ ÷ = 5.0152e -6 （24）
0
ç ln æ 0.406 ö ÷
è è 0.481 ø ø
3.3 高拱坝-地基体系整体稳定概率地震需求模型 针对不考虑和考虑右岸坝肩接触面上的残余凝聚
力（取值为峰值凝聚力的 30%）两种模型，分别采用拉丁超立方抽样方法抽取了 N = 50 组不确定性参
数摩擦系数和凝聚力的样本（参数均值及概率分布类型，见表 1）作为输入参数。地震作用下，高拱坝
坝肩抗滑稳定性不仅受拱推力的影响，还受到坝肩滑块惯性力的影响。根据 Hariri 等的研究 ［30］ ，当坝
体的地震响应为重点关注对象时，结构基本周期对应的反应谱加速度可能是最佳的地震动强度参数
IM。对于拱坝坝肩滑块地震抗滑稳定性，PGA 可能是最具代表性的 IM。因此，本文选取所生成的人
工地震波地震峰值加速度 PGA 作为 IM，并将其按照比例系数进行调幅，调幅后的峰值加速度逐渐增
加，分别为 0.1g，0.2g，0.3g，0.4g，0.5g，0.6g，0.7g，0.8g，0.9g，1.0g。由此，基于增量动力分析

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