Pore pressure and alarm thresholds for probabilistic assessment of sliding stability for concrete buttress dams

QC 20260703

Abstract

Det upptryck som verkar under en betongdamm för vattenkraft är en av de huvudsakliga lasterna som styr en damms glidstabilitet. För lamelldammar gör den relativt låga egenvikten stabiliteten särskilt känslig för upptryck, framför allt där utbredda subhorisontella sprickor i berggrunden kan utgöra potentiella glidplan. I dessa fall kan upptrycket verka över hela sprickplanet i stället för att vara begränsat till kontaktytan mellan berg och betong. I gällande riktlinjer för dammsäkerhet beskrivs upptryck deterministiskt med förenklade modeller, utan att explicit beakta upptryckets naturliga variation. När stabiliteten av befintliga dammar utvärderas med moderna säkerhetskrav där tidigare okända sprickplan under dammen identifierats, riskerar dammen att inte längre uppfylla stabilitetskraven. Detta kan resultera i kostsamma åtgärder som hade kunnat undvikas med en bättre beskrivning av upptrycket.

Tillförlitlighetsbaserade metoder erbjuder ett alternativt tillvägagångssätt för att utvärdera dammars stabilitet, där de styrande parametrarna betraktas som slumpvariabler. Trots att upptryck under dammar har undersökts sedan tidigt 1900-tal är empiriska data som beskriver dess variation fortfarande begränsade, och fastställande av en omfattande statistisk beskrivning kvarstår.

Denna licentiatavhandling undersöker upptryck och dess inverkan på tillförlitlighetsbaserad utvärdering av glidstabilitet längs subhorisontella sprickplan under lamelldammar i betong. En känslighetsanalys visar att den antagna upptrycksvariationen kan avgöra huruvida en lamell uppfyller acceptabel brottsannolikhet eller inte. Vidare föreslås ett tillförlitlighetsbaserat ramverk för övervakning, där alarmgränser härleds från acceptabel brottsannolikhet för att kontrollera upptrycket med syftet att visa hur ett sådant system kan utgöra ett alternativ för dammar som inte fullt ut uppfyller fastställda stabilitetskrav.

Bägge studierna lyfter fram behovet av en välgrundad statistisk beskrivning av upptryck. För att hantera detta problem genomfördes en statistisk analys av portrycksmätningar från 236 piezometrar installerade under två lamelldammar i norra Sverige, där upptryckets rumsliga spridning mellan lamellerna analyserades. Resultaten visar betydande variation mellan lameller, men också att upptryck härlett från mätningar generellt är lägre än motsvarande värden beräknat utifrån gällande riktlinjer. Korrelationer mellan lamellhöjd, relativ piezometerplacering och upptryck identifierades. De relativt låga determinationskoefficienterna indikerar att upptrycket inte fullt ut kan förklaras av de parametrar som används för att ansätta upptryck enligt gällande riktlinjer för dammsäkerhet i samband med deterministiska stabilitetsanalyser.

Link to DiVA