Page 70 - 水利学报2021年第52卷第3期

表 4 100 年设计基准期内拱坝-地基体系地震抗滑稳定不同性能水平概率

性能等级
概率
<0.00m 0.00~0.04m >0.04m
不考虑残余凝聚力 0.8854 0.1105 0.0041
考虑残余凝聚力 0.9213 0.0752 0.0035

性能水平的概率分别达到 99.59%和 99.65%，表明该拱坝在设计基准期内坝肩滑块发生相对明显滑动
位移的概率较小。在设计基准期限内，考虑与不考虑残余凝聚力，坝肩滑块滑动面残余滑动位移超
过 0.04 m 的概率分别为 0.41%和 0.35%，拱坝-地基体系发生整体滑动失稳破坏的可能性极小，且考
虑残余凝聚力后拱坝-地基体系整体地震抗滑稳定性能有略微的加强。

4 结论

本文通过将概率地震需求模型、采用经典幂指数函数描述的地震危险性分析函数和混凝土坝地
震易损性分析解析函数相结合，推求了地震危害性分析的解析函数，由此开展了高拱坝-地基体系整
体稳定概率地震风险分析。主要成果如下：（1）对地震动强度与结构动力响应需求参数的关系，即结
构的概率地震需求模型的数学描述进行了推导，在此基础上引入地震动强度与结构动力响应幂指数
函数关系，以某高拱坝工程为实例，建立了综合考虑坝体横缝、坝肩滑块和坝基交界面接触非线性
的高拱坝-地基体系有限元模型，在概率统计框架下，进行了一系列非线性动力分析，构建了高拱
坝-地基体系整体稳定概率地震需求模型。（2）基于非线性动力分析结果，划分了高拱坝-地基体系整
体抗震稳定两级性能水平，以坝肩右岸滑块底滑面特征点的残余滑动位移为性能指标，定义了相应
的阈值，依据所定义的性能水平，开展了高拱坝-地基体系整体稳定地震易损性分析，构建了地震易
损性分析模型，绘制了相应的地震易损性曲线，为后续开展概率地震风险分析提供基础。（3）引入幂
指数的形式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解析函数，推求了地震
风险分析的解析函数，构建了高拱坝-地基体系整体稳定概率地震风险分析模型，并据此开展了考虑
和不考虑右岸坝肩滑块接触面上残余凝聚力的高拱坝-地基体系整体稳定概率地震风险分析研究，给
出了高拱坝-地基体系在设计基准期限内到达不同性能水平的年超越概率，为其在极限地震下的抗震
安全评价提供了依据，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。

参 考 文 献：

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