勘察设计方案对沥青混凝土心墙抗裂性能影响的评价方法与流程

本发明属于沥青混凝土勘察，涉及一种勘察设计方案对沥青混凝土心墙抗裂性能影响的评价方法。

背景技术：

1、沥青混凝土心墙作为坝体防渗的关键结构，其抗裂性能的优劣直接决定了心墙的防渗效果及坝体的整体安全性。由于沥青混凝土心墙所承受的应力状态复杂多变，受到多种因素的共同作用，这些因素包括但不限于勘察设计阶段的地形地质条件、河谷形态、心墙结构型式、坝体工作环境、潜在薄弱环节的形态以及设计文件的合理性等。这些因素共同作用于心墙的受力状态，进而间接影响其抗裂性能。因此，勘察设计的精准性与否，对于沥青混凝土心墙的抗裂性能具有决定性的影响。

2、鉴于沥青混凝土心墙坝的勘察设计工作涉及广泛、复杂度高，单一或几个简单的因素难以全面反映勘察设计对抗裂性能的影响。为此，迫切需要一种系统性的评价方法来全面考量这些复杂因素。

3、针对这一现状，本发明提出了一种创新性的评价方法，专门用于评估勘察设计对沥青混凝土心墙抗裂性能的影响。该方法能够有效解决现有技术中存在的问题，为沥青混凝土心墙的勘察设计提供科学、全面的评价依据。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种勘察设计方案对沥青混凝土心墙抗裂性能影响的评价方法。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、勘察设计方案对沥青混凝土心墙抗裂性能影响的评价方法，该方法包括以下步骤：

4、s1：针对沥青混凝土坝的工程特性构建评价指标体系，对指标进行打分，将各评估指标按重要性从高到低顺序分配权重系数并排序，权重系数总和为1，权重系数计算公式如下：

5、

6、式中，γij为权重系数，i＝1,2,…；j＝1,2,…；n为评估指标项数；m为重要性排序号，m≤n；

7、所述s1中，沥青混凝土坝的工程特性包括心墙环境x1、心墙型态x2、薄弱部位型态x3和设计文件合理性x4；

8、心墙环境x1中，评估指标包括大坝高度x11、覆盖层厚度x12和河谷形状x13；

9、大坝高度x11对应的基本分值rij取值为r11，权重系数γij取值为γ11，评估分值sij取值为s11＝r11×γ11；

10、覆盖层厚度x12对应的基本分值rij取值为r12，权重系数γij取值为γ12，评估分值sij取值为s12＝r12×γ12；

11、河谷形状x13对应的基本分值rij取值为r13，权重系数γij取值为γ13，评估分值sij取值为s13＝r13×γ13；

12、其中：

13、若大坝高度x11的最大坝高h满足≥150m，则基本分值r11分值范围为75～100；

14、若大坝高度x11的最大坝高h满足100m≤h<150m，则基本分值r11分值范围为50～74；

15、若大坝高度x11的最大坝高h满足50m≤h<100m，则基本分值r11分值范围为25～49；

16、若大坝高度x11的最大坝高h满足h<50m，则基本分值r11分值范围为0～24；

17、若覆盖层厚度x12的厚度h满足＞75m，则基本分值r12分值范围为75～100；

18、若覆盖层厚度x12的厚度h满足50m≤h<75m，则基本分值r12分值范围为50～74；

19、若覆盖层厚度x12的厚度h满足25m≤h<50m，则基本分值r12分值范围为25～49；

20、若覆盖层厚度x12的厚度h满足h<25m，则基本分值r12分值范围为0～24；

21、若河谷形状x13为窄河谷，陡河谷，则基本分值r13分值范围为75～100；

22、若河谷形状x13为窄河谷，缓河谷，则基本分值r13分值范围为50～74；

23、若河谷形状x13为宽河谷，陡河谷，则基本分值r13分值范围为25～49；

24、若河谷形状x13为宽河谷，缓河谷，则基本分值r13分值范围为0～24；

25、设河谷宽度系数μ为坝轴线实际长度l与临界河谷宽度k的比值，μ＞1.5为宽河谷，μ＜1.5为窄河谷；当河谷边坡陡缓系数，即河谷边坡坡角与堆石体内摩擦角的正切之比δ＞1.0时为陡河谷，当δ＜1.0时为缓河谷；

26、心墙型态x2中，评估指标包括心墙型式x21和心墙曲率x22；

27、心墙型式x21对应的基本分值rij取值为r21，权重系数γij取值为γ21，评估分值sij取值为s21＝r21×γ21；

28、心墙曲率x22对应的基本分值rij取值为r22，权重系数γij取值为γ22，评估分值sij取值为s22＝r22×γ22；

29、其中：

30、若心墙型式x21为上游阶梯下游渐变，则基本分值r21分值范围为75～100；

31、若心墙型式x21为全为阶梯，则基本分值r21分值范围为50～74；

32、若心墙型式x21为上游渐变下游阶梯或全为渐变，则基本分值r21分值范围为25～49；

33、若心墙型式x21为等厚式，则基本分值r21分值范围为0～24；

34、若心墙型式x22为直心墙直坝，则基本分值r22分值范围为75～100；

35、若心墙型式x22为斜心墙直坝，则基本分值r22分值范围为50～74；

36、若心墙型式x22为曲心墙直坝，则基本分值r22分值范围为25～49；

37、若心墙型式x22为曲心墙曲坝，则基本分值r22分值范围为0～24；

38、薄弱部位型态x3中，评估指标包括心墙型式x21、心墙曲率x22、基座廊道x31、基座型式x32、心墙和基座连接型式x33；

39、基座廊道x31对应的基本分值rij取值为r31，权重系数γij取值为γ31，评估分值sij取值为s31＝r31×γ31；

40、基座型式x32对应的基本分值rij取值为r32，权重系数γij取值为γ32，评估分值sij取值为s32＝r32×γ32；

41、心墙和基座连接型式x33对应的基本分值rij取值为r33，权重系数γij取值为γ33，评估分值sij取值为s33＝r33×γ33；

42、其中：

43、若基座廊道x31为廊道向上游偏移，则基本分值r31分值范围为75～100；

44、若基座廊道x31为廊道在中，则基本分值r31分值范围为50～74；

45、若基座廊道x31为廊道向下游偏移，则基本分值r31分值范围为25～49；

46、若基座廊道x31为无廊道，则基本分值r31分值范围为0～24；

47、若基座型式x32为未嵌入基岩，则基本分值r32分值范围为75～100；

48、若基座型式x32为半嵌入基岩，上下游坡脚相同或上游小下游大，则基本分值r32分值范围为50～74；

49、若基座型式x32为半嵌入基岩，上游坡脚大，下游坡脚小，则基本分值r32分值范围为25～49；

50、若基座型式x32为全嵌入基岩，则基本分值r32分值范围为0～24；

51、若心墙和基座连接型式x33为凹接式接触，则基本分值r33分值范围为75～100；

52、若心墙和基座连接型式x33为平接式粗糙接触，则基本分值r33分值范围为50～74；

53、若心墙和基座连接型式x33为平接式光滑接触，则基本分值r33分值范围为25～49；

54、若心墙和基座连接型式x33为凸接式接触，则基本分值r33分值范围为0～24；

55、设计文件合理性x4中，评估指标包括设计方案可靠性x41和工程措施的针对性x42；

56、设计方案可靠性x41对应的基本分值rij取值为r41，权重系数γij取值为γ41，评估分值sij取值为s41＝r41×γ41；

57、工程措施的针对性x42对应的基本分值rij取值为r42，权重系数γij取值为γ42，评估分值sij取值为s42＝r42×γ42；

58、其中：

59、若设计方案可靠性x41为方案安全性差，则基本分值r41分值范围为75～100；

60、若设计方案可靠性x41为安全性好，工程成本高，则基本分值r41分值范围为50～74；

61、若设计方案可靠性x41为设计方案安全性优，工程成本合理，施工难度高，则基本分值r41分值范围为25～49；

62、若设计方案可靠性x41为经过多方案比选，设计方案安全性优，工程成本合理，施工难度合理，则基本分值r41分值范围为0～24；

63、若工程措施的针对性x42为设计过程中缺乏依据或分析判断，则基本分值r42分值范围为75～100；

64、若工程措施的针对性x42为在确定裂缝处理措施时，未充分依据裂缝的易发部位来选择计算参数，修整措施缺乏依据，则基本分值r42分值范围为50～74；

65、若工程措施的针对性x42为通过对裂缝易发部位的深入分析，选择计算参数，并确定开裂处理和修整措施，则基本分值r42分值范围为25～49；

66、若工程措施的针对性x42为在考虑裂缝易发部位的基础上，选择计算参数，确定开裂处理和修整措施，并确保施工注意事项的完备性，则基本分值r42分值范围为0～24；

67、s2：根据各评估指标的权重系数，计算心墙开裂风险总值：

68、sij＝rijγij

69、f＝∑sij

70、式中，f为心墙开裂风险总分值；sij为指标的评估分值；rij为评估指标的基本分值；

71、s3：根据沥青混凝土心墙坝的溃坝事故伤亡情况分级、经济损失分级和事故严重程度分级；

72、s4：根据风险总值f和风险评估矩阵，建立开裂风险评估矩阵，确定开裂风险等级。

73、进一步，所述s4后还有s5：根据开裂风险等级，确立对应的事故风险控制对策。

74、进一步，所述s3中，沥青混凝土心墙坝的溃坝事故伤亡情况分级为四级：

75、第一级，定性描述为一般，伤亡人数满足1≤死亡<3或1≤重伤<10；

76、第二级，定性描述为较大，伤亡人数满足3≤死亡<10或10≤重伤<50；

77、第三级，定性描述为重大，伤亡人数满足10≤死亡<30或50≤重伤<100；

78、第四级，定性描述为特大，伤亡人数满足死亡≥30或重伤≥100；

79、沥青混凝土心墙坝的溃坝事故经济损失分级为四级：

80、第一级，定性描述为一般，经济损失e满足e＜1千万元；

81、第二级，定性描述为较大，经济损失e满足1千万元≤e＜5千万元；

82、第三级，定性描述为重大，经济损失e满足5千万元≤e＜10千万元；

83、第四级，定性描述为特大，经济损失e满足e≥10千万元；

84、沥青混凝土心墙坝的溃坝事故严重程度分级为四级：

85、第一级，定性描述为一般，除开重要结构物地段和山区段以外，坝体出现渗漏，可能破坏坝体本身；

86、第二级，定性描述为较大，除开重要结构物地段和山区段以外，可能引起溃坝破坏坝体本身、附属厂房；

87、第三级，定性描述为重大，山区段可能引起溃坝破坏坝体本身、附属厂房及周边环境；

88、第四级，定性描述为特大，重要结构物地段可能引起溃坝破坏桥梁、隧道、建筑等重要结构物。

89、进一步，所述s4具体为：取沥青混凝土心墙坝的溃坝事故伤亡情况分级、经济损失分级和事故严重程度分级三个分级中的最高级别，结合风险总值f，建立开裂风险评估矩阵；

90、当三个分级中的最高级别分级为第一级一般，f值满足f＞60，可能性等级为第四级很可能时，开裂风险等级为高度iii；

91、当三个分级中的最高级别分级为第二级较大，f值满足f＞60，可能性等级为第四级很可能时，开裂风险等级为高度iii；

92、当三个分级中的最高级别分级为第三级重大，f值满足f＞60，可能性等级为第四级很可能时，开裂风险等级为极高iv；

93、当三个分级中的最高级别分级为第四级特大，f值满足f＞60，可能性等级为第四级很可能时，开裂风险等级为极高iv；

94、当三个分级中的最高级别分级为第一级一般，f值满足45＜f≤60，可能性等级为第三级可能时，开裂风险等级为中度ii；

95、当三个分级中的最高级别分级为第二级较大，f值满足45＜f≤60，可能性等级为第三级可能时，开裂风险等级为高度iii；

96、当三个分级中的最高级别分级为第三级重大，f值满足45＜f≤60，可能性等级为第三级可能时，开裂风险等级为高度iii；

97、当三个分级中的最高级别分级为第四级重大，f值满足45＜f≤60，可能性等级为第三级可能时，开裂风险等级为极高iv；

98、当三个分级中的最高级别分级为第一级一般，f值满足30＜f≤45，可能性等级为第二级偶然时，开裂风险等级为中度ii；

99、当三个分级中的最高级别分级为第二级较大，f值满足30＜f≤45，可能性等级为第二级偶然时，开裂风险等级为中度ii；

100、当三个分级中的最高级别分级为第三级重大，f值满足30＜f≤45，可能性等级为第二级偶然时，开裂风险等级为高度iii；

101、当三个分级中的最高级别分级为第四级重大，f值满足30＜f≤45，可能性等级为第二级偶然时，开裂风险等级为高度iii；

102、当三个分级中的最高级别分级为第一级一般，f值满足f≤30，可能性等级为第一级不太可能时，开裂风险等级为低度i；

103、当三个分级中的最高级别分级为第二级较大，f值满足f≤30，可能性等级为第一级不太可能时，开裂风险等级为中度ii；

104、当三个分级中的最高级别分级为第三级重大，f值满足f≤30，可能性等级为第一级不太可能时，开裂风险等级为中度ii；

105、当三个分级中的最高级别分级为第四级重大，f值满足f≤30，可能性等级为第一级不太可能时，开裂风险等级为高度iii。

106、进一步，所述s5具体为：

107、当开裂风险等级为等级i，即低度风险，控制准则为可忽略，控制对策为保持日常常规管理；

108、当开裂风险等级为等级ii，即中度风险，控制准则为可接受，控制对策为加强风险防控工作，严格施工监测管理；

109、当开裂风险等级为等级iii，即高度风险，控制准则为不期望，控制对策为严抓风险控制工作，确保风险降低成本不超过事故损失；

110、当开裂风险等级为等级iv，即极高风险，控制准则为不可接受，控制对策为将风险防控工作放到第一位，采取措施，不计成本将风险降低至等级iii。

111、本发明的有益效果在于：

112、(1)针对目前沥青混凝土心墙坝在抗裂性能评价领域存在的空白，本发明提出了一种基于指标体系法的评价方法。该方法通过结合现场调查手段，对勘察设计资料进行深入分析与归纳，构建了一套科学、完整的评价指标体系。这一体系能够有效地对勘察设计方案对沥青混凝土心墙抗裂性能的影响进行精准评价，填补了该领域的技术空白。

113、(2)本发明提供了一种系统而全面的评价手段，能够对沥青混凝土心墙坝的勘察设计方案进行深入的抗裂性能评估，能够迅速识别出可能导致心墙抗裂性能下降或引发心墙开裂的关键因素，为勘察设计方案提供快速且有效的诊断服务，从而提升设计方案的整体质量。

114、(3)采用本发明的方法，可以迅速对沥青混凝土心墙坝的勘察设计方案进行系统的评价与诊断，大大缩短了评价周期。这不仅提高了工作效率，而且显著降低了业主与设计单位在时间和经济上的成本投入，实现了效益的最大化。

115、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。