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钢筋混凝土储层张力约束下的可靠性与目标裂纹宽度的关系
控制循环钢筋混凝土保水结构设计的限制状态是通过裂纹泄漏的限制。目前的设计规范规定目标裂纹宽度在0.05-0.2毫米之间,视设计情况而定,以限制泄漏到可接受的水平。在负荷引起裂纹宽度的预测中存在较高的模型不确定性,自密封的有利效果没有得到有效的量化,因此,目前编纂的程序所达到的可靠性水平是未知的。本研究采用了作者以前开发的可靠性分析来评估在张力控制的钢筋混凝土水库中所达到的SLS可靠性水平,涵盖了大部分的实践范围。利用允许泄漏与预测泄漏的极限状态来评价SLS的可靠性性能,包括对自密封效果的概率定量,以及在预测负载引起的裂纹宽度时存在的不确定性。实际储集层几何形状的许多排列被考虑为四种组合的稳定期和水密性试验时间(泄漏情况),通常用于水密性试验。对EN1992-3和模型码2010的目标裂纹宽度建议进行了几何和泄漏系统的评价。常用的目标裂纹宽度实际储集层几何形状的许多排列被考虑为四种组合的稳定期和水密性试验时间(泄漏情况),通常用于水密性试验。对EN1992-3和模型码2010的目标裂纹宽度建议进行了几何和泄漏系统的评价。常用的目标裂纹宽度实际储集层几何形状的许多排列被考虑为四种组合的稳定期和水密性试验时间(泄漏情况),通常用于水密性试验。对EN1992-3和模型码2010的目标裂纹宽度建议进行了几何和泄漏系统的评价。常用的目标裂纹宽度
,由2010年示范代码及许多其他代码推荐,但发现不足以达到
.…
1992-1993年期间的数值表现出较好的性能,但发现可靠性指数经常超过
,表示
价值观可能过于严格。结果表明,目标裂纹宽度小,水密性试验时间长,提高了实验的可靠性.然而,即使对于给定的目标裂纹宽度和渗漏情况,也可以根据储集层的结构观察到相当大范围的可实现可靠性。结果表明,满足当前目标裂纹宽度的设计在实际应用范围内不能有效地达到目标可靠性。提出了进一步完善储集层具体裂纹宽度目标,使目标可靠性更加一致的建议。
1.导言
在追求标准化和经济性的过程中,现代结构设计的基础是达到可靠性的目标水平
与失败的概率有关。考虑到结构故障的成本和后果,通过成本优化来确定目标的可靠性; 1 在发生故障时人类安全受到威胁的情况下,受到最小限度的限制。 2故障后果中至高的结构要求可靠性指数高于故障后果较低的结构。保水结构(WRS)通常是后者的一部分,因为故障的后果通常相对较低。WRS的设计也不同于典型结构,因为它们受裂纹宽度限制的适用性极限状态(SLS)的影响,以保持泄漏在可接受的限度内。此外,为危及人类安全的情况设定的最低可靠性限制通常不适用于水雷系统,因为SLS故障不太可能对人类安全构成风险。因此,WRS的SLS可靠性目标应仅以成本优化为基础,考虑允许泄漏与储存水泄漏。目前,部分情况是如此,因为SLS的可靠性是基于考虑到安全措施的相对成本和故障后果的通用成本优化,从参考点看 3 .这种通用方法必然会产生广泛适用于结构群的SLS目标可靠性;然而,它在所有情况下都不可能是最佳的。大多数当前的设计代码表明,寿命不可逆转的目标是
,这相当于增加安全性的中高成本和失败的"一些/微不足道的"后果。然而,为了对某一WRS的具体情况进行成本优化,必须首先确定采用电流裂纹宽度规定所实现的可靠性。
在钢筋混凝土(RC)WRS中,渗漏是通过混凝土中因荷载或变形而产生的裂纹发生的。尽管裂纹是不可避免的,但由于裂纹宽度限制在编码指定的目标裂纹宽度以下,泄漏最小化。大多数情况下,这些目标裂纹宽度是经验性的,源于多年来质量令人满意的性能,而不是目标可靠性。 4 因此,使用这些目标裂纹宽度所获得的可靠性还没有量化。
因此,目前的研究目的是确定目标裂纹宽度限制所达到的SLS泄漏相关可靠性。 吹毛求疵 2010年示范代码 5 1992-3年 6 对于张力控制的RRS(水库)。评估包括对自体自密封效应的概率定量 7 以及负荷引起裂纹宽度预测的不确定性。 8 作者先前开发的基于蒙特卡罗的可靠性分析 9直接实现在当前的研究中进行可靠性评估.实际储集层几何形状的许多排列被考虑为四种组合的稳定期和水密性试验时间(渗漏情况),通常用于水密性试验。结果与通用目标SLS的可靠性进行了比较。
.对现行规定实现这一目标的程度和一致性进行了评估,并提出了改进建议。
本文简要回顾了SLS目标可靠性、目标裂纹宽度、气密性试验以及以往对储集层可靠性的研究。
2文献回顾
本文简要回顾了现有的SLS目标可靠性、目标裂纹宽度、气密性试验和以往对储集层可靠性的研究。
2.1SLS目标可靠性
使用上述通用优化确定的SLS目标可靠性一般适用于所有SLS故障情况(偏转、裂纹、振动等)。),并被最重要的设计码所采用,如表所示 1 .一般情况下用于标准化的目的是有用的,但对于每一个具体的SLS失败情况,不太可能是最佳情况。 12 提高目标可靠性的选择将需要增加所需的加固量,以便将裂纹限制在可接受的宽度上,从而在理论上使渗漏保持在可接受的水平。然而,目前还无法量化目标可靠性的增加对所需加固量的影响,反之亦然。
TABLE 1. 设计寿命SLS目标可靠性水平,
引自重要的守则/标准。
目标可靠性(
价值)
设计代码 可逆转的 不可逆的
1990年 10 – 1.5
2010年 0 1.5
ISO2394 0 1.5
Jcss 11 – 1.3–2.3 A
A 为期一年的参考期。
2.2目标裂纹宽度
利用电流设计规范中的目标裂纹宽度限制作为减小泄漏的一种方法。尽管如此,它们并不是直接从可靠性的目标水平得出的(1992-1993年的部分例外)。相反,大多数是通过几十年的经验性试验和错误发展起来的,被认为是接近最佳的。当结构可靠性理论尚未被用作设计的基础时,大多数设计规范都采用了设计规范,因此它们实际达到的可靠性水平是不确定的。设计规范还定性地提到了在减少储油层泄漏方面,自密封和目标裂纹宽度之间的联系。拉姆姆和比斯托普 13 埃德瓦德森 14 发现在裂纹宽度较小的情况下泄漏大大减少。他们将这种减小归因于裂纹流动面积的明显减小,同时也归因于对较小裂纹宽度的自密封效率的提高。图中显示了典型储集层张力裂纹的目标裂纹宽度与液压比的函数。 1 from EN 1992-3, MC 2010, ACI 224-19, 15 BS 8007, 16 以及西里亚。 17 液压比被定义为裂缝点以上的水压头,按流方向的混凝土单元厚度表示为
1992-1993年期间
在这个研究中。
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图1
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不同设计规范对典型储集层张力裂纹的目标裂纹宽度进行了研究.
MC2010和EN1992-3的目标裂纹宽度限制特别值得关注。MC2010建议目标裂纹宽度
,不考虑裂纹机构(弯曲/张力)或液压比。这种常用的目标裂纹宽度源于多年来储集层定性、可接受性能的行业经验。它的使用在长期使用相同目标裂纹宽度限制的代码(如BS8007)获得成功后获得了信心。这一限度是否为张力型和弯曲型储层提供了令人满意的性能还不确定,因为纯张力情况下,由于裂纹的贯穿性,泄漏的概率更高。 14
EN1992-3提出了张力裂纹宽度限制,这些限制随液压比的变化而变化,并以埃德瓦德森的研究为基础。 18 结果表明,由于液压比的增加和裂纹宽度的增加,裂缝的自封闭性降低,这一点得到了Rmm和双加工结果的证实。 13 以及梅奇纳。 19 埃德瓦德森提出了裂纹的最大宽度,它能在4-10周内完全自封,且无超过概率为90%(
)。提出了裂纹的极限,假设裂纹宽度的变化是由于应用载荷,
只限于
.由此产生的裂纹宽度限制是
的水力比率
和
为了
有内插值。联合王国的工程师执业者表示担心,这些限制可能过于严格,而且可能不经济。 20 C766中建议的限制的放松证实了这一点,因为它更符合埃德瓦德森关于裂纹宽度变化的建议。
.
由于目标裂纹宽度要么是经验性的,要么仅来自于混凝土的自封闭性,因此其在储层中的使用所达到的可靠性水平是未知的。
2.3作为衡量水库可靠性的一项措施的水密性试验
水密性试验是用来确定水库是否"不透水"的标准方法,也就是说,它是否有效地履行其预定的结构功能。WT试验在施工后不久进行,包括一个稳定期,然后是一个试验期。蓄水池的容量达到最初的稳定期,之后可将水吸收到混凝土中,并进行自我密封。然后,测试运行一个指定的时期,并确定水高度下降.如果总渗漏量大于所规定的允许渗漏量,则储油池不能通过试验,也不能有效地履行其主要设计功能。然后,储集层往往被清除,裂缝得到修复,试验重复,从而造成拖延和随后的项目成本影响。因此,允许泄漏和实际泄漏之间的差别为评价储油层提供了有效的可靠性限制状态。表中列出了典型的测试标准 2 , from ACI 350.1-10 21 and BS 8007.
TABLE 2. ACI350.1-10和BS8007水密性试验标准。
设计代码
(mm) 稳定时期 试验期 总测试时间 允许泄漏
计算机辅助设备 0.1 3天 5天 8天 0.25% Vol
B8007 0.1 7天 7天 14天
=?0.2% Vol
0.2 21天 7天 28天
=?0.2% Vol
作者先前的研究 7 , 9 , 22 发现稳定期的长度对发生的自我密封的程度有明显的影响。稳定期的延长使自我密封的程度更大,大大减少了试验期间的渗漏量。因此,较长的稳定期允许较不严格的目标裂纹宽度,以达到所需的可靠性在WT测试结束。
虽然在实践中,WT测试是确定储集层性能的标准方法,但无论是EN1992-3还是MC2010都没有具体规定WT测试标准。两者都指出,应与客户商定水密性标准,但在这方面不给予任何指导。因此,大多数项目使用表中标准的变化 2 .从标准化和优化的角度来看,这就提出了一个问题,因为所产生的泄漏(和可靠性)取决于对稳定性和WT测试周期的选择不一致。
2.4以往对无线遥感系统可靠性的研究
大多数对WRS中的可靠性和裂纹宽度的研究一般都考虑到确定性目标裂纹宽度与使用编码裂纹预测模型所达到的裂纹宽度之间的差别的极限状态。以前的一些研究项目采用了这一方法 4 , 8 , 23 - 25 并报告了各设计码的确定性目标裂纹宽度为0.1-0.4mm的裂纹预测模型的可靠性。所研究的裂纹预测模型均具有充分的SLS可靠性;
和
分别用于可逆和不可逆混凝土裂纹。这些项目都采用了闭式、线性分析极限状态和大多数实现形式作为可靠性方法,在处理闭式极限状态时是有效的。
虽然已证明裂纹预测模型本身具有充分的性能,但以往的研究还没有考虑所选目标裂纹宽度本身是否达到了编码目标可靠性的最佳值。此外,为了确定专用于储集层的SLS可靠性,我们需要使用目标裂纹宽度来评估允许和预测泄漏的极限状态;这以前没有从概率的角度考虑过。自密封对减少预测泄漏和提高可靠性的影响也应包括在内。鉴于缺乏可靠性分析,在以往的研究中,作者引入了一个与可靠性分析相结合的储集层模拟,以确定受张力控制的钢筋混凝土储集层的SLS可靠性。 9 , 22 由于模拟和分析极限状态所需决策树的复杂性、非线性性和对众多决策树的要求,再加上分析重复次数相对较少,因此使用蒙特卡罗模拟作为参考 9 .不过,今后的分析可能会得益于使用重要抽样或先进的克莱金蒙特卡罗模拟(AK-MCS)方法,以减少收敛所需的重复次数。或者,替代模型方法(例如:,多项式混沌扩展)可以用来减少计算时间。然而,由于SLS可靠性的评估不是一个经常重复的任务,所以蒙特卡罗模拟所需的计算时间是参考的。 9 是正当的。参考分析 9 直接在本研究中实现,并在本节中进行描述。 3 .
从回顾的文献和以往的研究中可以清楚地看到,由于使用了经验或完全自密封的裂纹宽度限制,再加上水密性测试的依据不一致,使用现有裂纹宽度规定的张力控制的钢筋混凝土储层所达到的可靠性水平是未知的。因此,本研究的目的是通过直接实施作者在参考文献中开发的可靠性方法,来确定目前在张力控制的钢筋混凝土水库中实现的SLS可靠性水平。 9 .所产生的可靠性与不可逆的SLS目标可靠性水平相比进行了评估。
.提出了目标裂纹宽度的建议,以更有效地实现目标的可靠性。
.
3.方法
3.1研究目的
本文扩展并实施了以往的研究成果,对张力支配下的SLS可靠性进行了量化。以裂纹宽度和稳定期为函数,量化了钢筋混凝土张力裂纹的自密封概率及其泄漏概率。 7 .在分析中,考虑到裂纹宽度和间距的不确定性,以及作者在参考文献中自我密封的不确定性,实现了这一目标,以确定单个张力控制的储集层的SLS可靠性。 9 , 22 .本文的目的是直接利用作者提出的可靠性分析方法实际实施和扩展本研究。 9 评估大部分张力型水库的SLS可靠性。它考虑了储集层的一系列几何形状,以及1992-1993年和MC2010年常用目标裂纹宽度规定在多大程度上成功实现了整个应用范围的目标可靠性。为了简洁,为了节 3.2 仅提供了可靠性分析和储集层模拟的地面概要,并在参考文献中作了充分介绍 9 和 22 .讨论了水库几何形状的范围 3.3 .在评价EN1992-3和MC2010目标裂纹宽度极限适用性的基础上,提出了目标裂纹宽度最优的建议。 3.4 .
3.2可靠性分析摘要
关于可靠性分析的简要说明,在参考文件中充分介绍 9 最后对极限状态方程进行了解释,最后对可靠性分析进行了讨论。
3.2.1一般背景和说明
可靠性分析考虑了在WT试验阶段的圆形张力控制的钢筋混凝土储层,并利用由此产生的泄漏作为衡量SLS可靠性性能的手段。表中列出的四种不同的渗漏制度考虑了储层渗漏问题 2 ,如表所示 3 考虑到随着时间的推移,裂缝的自我密封所产生的泄漏抑制效应。水库的模型是有一个固定的基础和一个没有结构连接到墙顶部的屋顶。假设在WT试验阶段的情况下,有一个不可逆的控制负载情况(典型的SLS,
);流体静力(储集层满),无解除回填力。根据储集层的几何形状(
以下方程所述参数 4 )。裂纹最有可能形成于从墙体顶部向下的地方,那里出现了最大的矩或张力,这里称为
(或
),如下图所示 3 .当考虑弯曲控制的水压计时,这个高度通常是保留水的高度,因为最大的弯曲张力发生在底部。因为这个,
一般情况下,由紧张影响的水库的价值也被看作是保留水的全部高度,从而导致不适当的严格程度
价值观。这是错误的;然而,由于
张力控制的水库的价值是最大的环张力,通常是从墙顶部向下墙高度的0.5-0.8倍(假设水位在墙顶部)。这可以在实际中在未埋的储集层中看到,如参考文献所示,在这一段中,垂直裂纹通常最为频繁。 26 ,比如说。因此,对一个圆的、张力控制的储集层使用的正确液压比是正确的。
(
1992年3),
是储层壁厚。
TABLE 3. 可靠性分析的泄漏制度。
渗漏制度 稳定期(日) 测试期(日) 允许泄漏
开始 结束 开始 结束
– – 0 7 0.2% Volume
0 3 3 8
0 7 7 14
0 14 14 21
环向强化(
)以抵抗最大的环张力(
)是根据MC2010年确定性长期设计方法为储集层设计的。实际上,
沿墙的高度逐步改变,以限制裂纹宽度到如图所示的目标值 2 .然而,最有可能的位置是混凝土的抗拉强度超过(裂纹形成)
,在…上
从墙上下来。因此,本节将评估潜在裂纹。当所施加的环张力超过混凝土在墙体部分的抗拉裂纹强度时,裂纹会垂直传播,在
位置,直到环张力降低到拉阻之下,从而确定裂纹的长度。采用MC2010裂纹预测模型计算裂纹宽度,调整平均裂纹宽度。为了限制裂纹泄漏,采用周向加固控制裂纹的宽度和长度,使之成为分析的决定参数。依价值而定
考虑到实际杆直径对裂纹宽度和间距的影响,采用了实际杆直径。杆的直径是不同的
.众所周知,钢筋间距也会影响裂纹的分布和宽度;然而,MC2010公式只是通过
就像这里所说的。极限状态方程和概率参数将在下面更详细的讨论。
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图2
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实际的环张力加固变化与墙高.
3.2.2极限状态方程和概率参数
从参考点出发的极限状态方程和概率参数 9 用方程表示( 1-4 )及表格 4 和 5 分别在这里讨论。测量SLS性能的极限状态,
,指储层的确定性容许渗漏之间的差额(
)及可能预测的渗漏(
)如方程式所示( 1 )。方程左侧允许泄漏( 2 )占储集层容量的0.2%(
),完全取决于储集层的几何形状。
(1)
(2)
在哪里
(3)
(4)
-储集层直径;
,裂纹长度;
-储集层壁厚;
,初步流量预测;
,平均裂纹应变;
,加强钢筋直径;
,在雷夫。;
,无收缩应变;
,水库高度;
,平均裂纹宽度;
,液压比率系数;
,裂纹预测;
,裂纹间距系数;
钢-混凝土结合强度;
,经验应变系数;
,水压头;
、水的动态粘度;
、渗漏累积系数;
,平均传输长度;
混凝土抗拉强度;
有效的国际金融机构。比率=?
;
、雷夫。比率。
TABLE 4. 可靠性分析的概率和确定性模拟参数,从参考 9 .
帕拉姆。 单位 在这里。
28天----概率 50年设计
卑鄙的 科夫
MPA 元素元素 3.0 0.15
MPA 元素元素 0.19
0.15 –
MPA 德特
1.5
毫米 德特
40
毫米 德特
(12–32?mm)
元素元素 ?0.41 0.984 0.324 –
联合国信息系统 ?0.214
2
为了
德特
–
为了
德特
–
德特 来自设计
德特 75 25
德特 6 16
德特 0.6 0.4
简称:Det,决定论;ln,可数正则;u,统一;w,威布尔。
TABLE 5. 初始流量预测模型因子的概率参数,
以及渗漏累积因子,
,来自参考资料 9 .
参数 单位 在这里。
平均值/平均值
W ?0.43 0.91/1.02 1.17/0.62 0.93/0.65
H W ?0.75 24.49/0.84 52.91/0.45 63.69/0.43
H W 6.32/2.11 20.22/0.65 33.94/0.6
H W 2.37/2.22 13.47/1.09 32.39/1.68
H W 1.06/2.47 6.32/1.47 16.33/1.92
注意事项 :
-裂纹宽度
;
-至于
;
-至于
.
可能预测的泄漏,
,显示在方程的右侧( 2 ),由作者在参考资料中发展而成 7 和 22 ,利用其他研究人员的实验结果。它代表所有张力裂纹泄漏的总和,
,由于保留的水施加的环张力而形成于水库墙壁。方程的右侧( 2 是基于理想流通过平行板,修正预测流动的压力裂纹在粗混凝土,包括一个概率模型因子,
.它被进一步调整使用了一个概率渗漏累积系数,
预测了随着时间的推移通过裂纹发生的泄漏的等效持续时间。…
因素随裂纹宽度和渗漏情况的变化而变化,并考虑到自我密封的影响(见表 5 ;参考资料 7 , 9 或 22 )。自我密封的效果(
以平均值表示
比例为20,液压比系数,
,调整
就水库而言
比率不同于20,下限为0.62
最高限额为1.81
.方程右侧的结果( 2 )是指表中所界定的在测试期间通过水库周围所有裂缝渗漏的水总量。 3 .
方程中使用的张力裂纹的平均宽度( 2 )是用方程式( 4 使用MC2010裂纹预测模型,修正后确定平均裂纹宽度,而不是95百分位数值。在MC2010中,最初方程的显著变化是包含一个裂纹预测模型的不确定性因子,
,从参考的实验数据中推导出用于长期张力裂纹的数据 27 ;参照中确定了类似的平均值和平均值 28 .此外,裂纹间距的倍数2(保守设计假设)被裂纹间距系数所取代,
,在1到2之间均匀变化(最小和最大裂纹间距) 29 )模拟储集层周围裂纹转移长度的随机性。这假设平均裂纹宽度值为1.5。 29 对裂纹预测模型因子进行了表征 27 实验裂纹宽度高于预测特征裂纹宽度
.然而,目前尚未对MC2010裂纹预测模型的平均预测裂纹宽度与平均实验裂纹宽度的模型因素进行描述。因此,这里假设裂纹宽度预测模型因子的行为采用的裂纹间距乘数为1.5而不是2(平均而不是特征),
,不会有明显的不同,预测模型的变化和分布形状将是可比较的,尽管平均值将减少。
各储层混凝土平均抗拉强度的分布,
,以一个C30/37混凝土为基础,这是典型的水库。它是以正态分布的,平均值
自参照 30 ,在哪里
按1992-1-1计算。概率参数见表 4 .各储集层内混凝土的抗拉强度,
,在垂直段中围绕周长的空间变化,与每个单独的裂纹点和相关的裂纹间距相对应,如图所示 3 .每一个垂直段都有自己的价值
,由表格中的分布随机抽样 4 .这模拟了由于混凝土基质的复杂构成和与钢筋的相互作用而产生的混凝土抗拉强度变化的随机性。本节进一步说明了这一点。 3.2.3 .
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图3
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储集层插图和分析进展。
从敏感度分析到参考值 9 和 27 研究发现,混凝土覆盖、钢筋直径、模块比、应用流体静力和储集层壁几何对极限状态的不确定性无明显影响,因此被认为是确定性的。敏感性因素(
)每一个概率参数均列于表格 4 和 5 .敏感系数表示每个参数对极限状态的不确定性,因此
…
参数应用于单独泄漏制度的其他概率参数。可以看出,混凝土裂纹和自密封部件对极限状态造成了很大的不确定性(
)。这里决定性地考虑了混凝土的收缩,然而,未来的研究应该研究其中的不确定性对结果可靠性的影响。表中概率密度函数 4 是根据现有文献中的建议选定的,如所讨论和参考的详细内容 9 .使用
在设计张力控制的储集层时,如此处假设的,在设计墙与地基之间的铰链或固定连接时,确定环张力的比率得到了准确的结果。因此,使用有限元法或非有限元法是不必要的,因为减少不确定性的小好处将被所需的大量计算努力所抵消。然而,在设计脆弱或明显变形的土壤时,应使用有限元或NLFEM来减少与墙基过度旋转有关的不确定性。 31
3.2.3可靠性分析
参考资料中的可靠性分析 9 , 22 在此实施;分析概述如下。对于每个取样的储集层的几何形状和平均混凝土的抗拉强度,
组合,目标裂纹宽度,
,是由
到
,按
.利用电流
价值,a
使用长期MC2010设计公式确定值,并确定储油层墙的平均抗拉性。
.MC2010近似于裂纹形成和稳定裂纹阶段之间的边界,即所施加的张力与墙体截面的平均裂纹阻力完全相等时。
,就是说,
.然而,实际上,裂纹形成阶段将完全适用于大约5%的第一个裂纹。
.同样,稳定裂纹阶段完全适用于
.因此,正如MC2010中的评注所指出的,实际上在平均裂纹阻力附近存在一个区域,稳定裂纹理论仍然大致有效。应当指出的是,这里考虑的是这种"扩展"的稳定裂纹相,它将标准偏差扩展到以下
进入裂纹形成阶段,如参考文献中进一步详细讨论的 22 和 9 .如果发现储集层处于所选裂纹宽度的扩展稳定裂纹阶段,分析将继续进行,并以其他方式丢弃。如果分析继续进行,蒙特卡罗模拟(MCS)将评估泄漏极限状态(方程组) 1 和 2 )在短期水量试验结束时,就表中的每一个渗漏系统而言 3 .
监控监考虑可能形成裂纹的储集层周长周围各点的潜在渗漏,如图所示 3 .潜在裂纹点围绕着储集层的周长进行,这些周长由从各种概率分布中提取的值决定。分析始于圆周距离的零点
哪些价值观
和
从它们各自的分布中随机取样(从参考文献中) 23 , 30 , 32 , 33 )。使用这些,裂纹间距(
)及应变(
)按点计算
根据公式( 4 ). As
由于从分布中随机提取的值,从裂纹点到裂纹点的垂直段发生变化,混凝土在每个裂纹点的抗裂纹性也发生变化。点上的抗裂纹性
因此,将给予
,比如说。如果裂纹阻力大于
(
),没有裂纹。相反,裂纹在
会导致泄漏。如果裂缝在某一点上形成
,价值
和
从其各自的分布情况中抽样 4 .裂纹的泄漏是用方程的右侧确定的( 2 ),用方程计算裂纹宽度( 4 )。在此之后,分析进展到潜在裂纹点
图中的过程重复 3 ,直到整个水库的周长被考虑。
考虑了所有裂纹点的泄漏(从点算起)。
到
)及方程中的极限状态( 2 )进行评估;这一过程使用5000个样品重复进行,以便充分估计储集层失效的概率和所选的
.请注意,由于SLS失效的概率相对较低(
为了
),5000个样本足以限制
在下面
.对范围内的所有目标裂纹宽度重复整个过程
,每个水库的几何形状。
3.3分析储层特征
对235个储集层几何和
价值观,以获得一个更整体的可靠性性能在一个储油层几何光谱。从表中的限制条件中随机选择储层特征 6 ,条件是由此形成的储集层进入稳定裂纹阶段,而不是裂纹形成阶段。
TABLE 6. 水库几何和参数范围。
参数/比率 符号 价值/幅度
保留水的高度
(m) 6–9
储层直径
(m) 20–40
壁厚
(mm) 225–275
壁厚
(mm) 275–325
液压比
5–35
参数比率
3–25
储层体积
储层平均抗拉强度
3.4评价使用目标裂纹宽度所达到的可靠性
MC2010和EN1992-3的目标裂纹宽度规定(见图1) 1 对每个渗漏系统的考虑库进行评价。利用平均达到的可靠性和平均平方误差( MSE 使用目标裂纹宽度所达到的可靠性之间的差别,
的可靠性,以及
(
=0.067),如公式所示( 5 )。另外,本文提出的目标裂纹宽度 4.3 ,基于最小化 MSE .
(5)
4结果和讨论
对水库阵列的可靠性分析结果分为三节。节 4.1 考虑了分析结果可靠性的总体趋势,即目标裂纹宽度和泄漏情况的函数。节 4.2 介绍了1992-3和MC2010年目标裂纹宽度规定的具体应用结果。最后,部分 4.3 提出了三种目标裂纹宽度的选择方案,以提高目标裂纹宽度的精度,减少所达到的可靠性的变化,并给出了结果。
分析中考虑的水库液压比范围是
.在这一范围之外的液压比被发现是由于非经济上的厚度
或者很瘦
实际上不太可能找到墙的部分。大多数储集层,即使在考虑的范围内,也不处于扩展稳定裂纹阶段。对2,500多个储集层进行了采样,获得235个具有稳定裂纹的储集层。
4.1可靠性分析的总体趋势
从分析中观察到的实现可靠性的总体趋势以图表形式列出。 4 和 5 .图中显示了两种最极端泄漏情况下实现的可靠性与目标裂纹宽度的分布情况。 4 所有235个水库。第90、90和10个百分点分别由每个图从上到下的断线显示。这说明了在同一目标裂纹宽度下所获得的可靠性的显著变化,下文将在节中讨论 4.2 .较短的稳定期的影响明显表现在
必须达到
,来自
为了
(无稳定期)
为了
(14天稳定期)。
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可靠性与目标裂纹宽度.
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图5
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平均达到可靠性是(a)目标裂纹宽度和(b)加强平均面积的函数。
图形 5a 显示了达到的平均值,
,作为所有泄漏情况下每个目标裂纹宽度的函数.减少
达到要求的严格程度
最引人注目的是
到
.对于0.17mm的同一目标裂纹宽度,泄漏情况的选择使所获得的可靠性从
至1.5,关于制度
到
.图形 5b 说明在每个泄漏情况下,在储油层墙的每个面上所提供的周向加固的平均面积相对于达到的平均面积的可靠性。为实现这一目标而减少所需的平均加强
20%、30%和35%是
,
和
(稳定期分别为3天、7天和14天)
(没有稳定期)。随着强化领域的增加,其在提高可靠性方面的效力逐渐降低。从图上也可以看到 5b 关于渗漏制度
到
,加固面积须增加约10%至20%,以提高可靠性。
到
.
4.22010年和1992-3年采用MC实现可靠性
价值观
在此应当指出,目标的可靠性是一个理想的目标。在实践中,由于一些因素,例如严重的人为错误或可靠性分析中所作假设与实际发生的假设之间的差异,所取得的可靠性可能有所不同。一个典型的例子是假设墙基连接的固定性是被固定的,而实际上,它是在固定和固定之间(见部分评注)。 4.4 )。然而,通过使用与以前的研究和设计代码一致的假设,理论目标可靠性可以有意义地进行比较。的可靠性
1992-2012年和2010年的数值(如图所示) 1 )见表 7 数字化 6 作为泄漏系统的函数。图形 6 显示渗漏情况
到
也就是说,从图中增加的稳定期 6a 想出 6c .渗漏制度
(没有稳定期)不可能在实践中使用,只是作为参考制度使用。结果表明,所有分析过的储集层均达到了可靠性,断线表明目标可靠性。
.
TABLE 7. 可靠性
1992-2012年和2010年的数值。
来源 财产 渗漏制度
1992-1993年 卑鄙的
?0.52 2.14 2.64 3.05
STD发展 2.42 1.49 0.95 0.57
MSE 9.90 2.62 2.21 2.74
2010年 卑鄙的
?3.50 ?2.90 ?1.87 ?0.29
STD发展 0.13 1.03 1.56 1.71
MSE 24.87 20.45 13.81 6.13
详情在图片后面的标题中
图6
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使用环境指标1992-3和环境指标2010实现的可靠性
全部价值分析了水库。
应该指出,这项研究的重点是SLS的可靠性(
远离
到
);因此,在-3和-3范围之外的可靠性不值得关注。实现的差异
价值相当大,如表所示 7 ,主要归因于自我密封范围和裂纹宽度预测的不确定性。可靠性低(
)因认识到低
,对最初流量预测因子有较高的认识(
)、对渗漏预测因子的高度认识(
),并实现更大的裂纹宽度,或所有这些或其中一些在储集层的组合。相反,预测可靠性值较高的情况是由于实现了高的
,低的
,及/或低
.
结果见表 7 数字化 6 表明1992-3年
要求可能过于严格,而MC2010的要求也不够严格,无法实现平均可靠性。
考虑到泄漏的可靠性限制状态.从桌上 7 ,1992-3的使用
价值被显示为达到平均值
四个渗漏系统中有三个的数值超过1.5。变化显示在较长的稳定期内减少.监控2010
不论液压比多少,给定的0.2毫米值均不足以达到平均值
考虑过的任何渗漏制度的数值接近1.5,其中平均值的标准差明显较高
价值接近1.5.应当指出的是,改进裂纹宽度预测和随后裂纹泄漏的特性将减少可靠性预测的变化。
结果表明:
价值观的函数
与1992-1993年的比率
它的变化比单个值的公式
2010年。不过,从图中可以清楚地看出 6 即使是1992-3年
可以改进粮食供应。尽管低贱 MSE 价值观似乎表明,在已实现的
值,变化实际上更高;达到的可靠性一致在上分辨率极限可靠性值,如图所示 6 给人一种微小变化的幻觉。因此,下一节提出了目标裂纹宽度,以更一致地实现可靠性
,跨越渗漏系统。
4.3采用拟议方法实现可靠性
价值观
利用相同的可靠性分析,提出了三种改进的目标裂纹宽度集.建议的目标裂纹宽度(
)由优化(最小化) MSE 由方程式( 5 ),使用
.因此,建议的目标裂纹宽度是同时达到平均值的宽度
最接近1.5的数值,但变动最小( MSE ),从表中 6 对每一个泄漏系统。这三项建议减少了简单性,但也减少了所实现目标的差异性
,按陈述顺序排列。
第一组是以单组的形式给出的
经过考虑的平均值
每一渗漏制度的范围,并建议采用类似于2010年的最低排放量
.具体值是
, 0.14, 0.15 and
渗漏制度
穿过
(至少在大多数稳定时期)。第二组随下列因素的函数而变化:
比率(适用于
与EN1992-3相似,并按方程所示,给出了每种渗漏情况( 6 )。这里应该指出的是,目标裂纹宽度的函数
比率
同意"放松"
C766中提议的数值 1 ).
(6)
决赛是一套新颖的规定
值:最大环张力比与墙体平均抗拉裂纹率的函数
,有效地提高了裂化能力。"平均抗拉裂纹强度是用平均混凝土抗拉强度计算出来的,并给出
.这组目标裂纹宽度的基础是,如图所示,在最大环张力超过墙体的平均抗拉裂纹阻力的情况下,泄漏的概率要高得多。 7 .考虑到储集层周长周围点的抗拉裂纹性随温度的变化而变化。
-------------------------------------------------------------
.考虑当最大施加张力超过墙体的平均抗拉性时
,如蓝色所示,图左边 7 .在这种情况下,很大一部分裂纹会形成(在哪里
因此,更大的泄漏结果,反过来说
(红色),几乎没有裂纹和泄漏。该目标裂纹宽度设置具有优于其他目标裂纹宽度设置的优势,因为它同时考虑上述效应和
自我密封的比率,这种形式的裂纹。…
数值用方程表示( 7 )及有效期为
.
(7)
用所提目标裂纹宽度集实现的可靠性在表中进行了说明。 8 数字化 8 .所有这三套都是用来
所有的泄漏系统。… MSE 唯一的一组
表明变化小于1992-1993年的变化。… MSE 会进一步减少使用
不同的价值观
使用最少的
由于同时考虑到储集层的裂化能力及其对储集层利用率的影响,其数值是利用率的函数。
比率,如上文所述。
详情在图片后面的标题中
图7
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抗拉裂性变化插图,
,由于混凝土抗拉强度的变化,
.
TABLE 8. 已实现的拟议成套数据集的可靠性
稳定裂纹的价值,通过泄漏制度。
来源 财产 渗漏制度
单一的
卑鄙的
1.78 1.53 1.70 1.58
STD发展 2.07 1.72 1.18 1.10
MSE 4.38 2.96 1.43 1.23
不同的
卑鄙的
1.62 1.50 1.46 1.42
STD发展 1.92 1.59 1.23 1.12
MSE 3.71 2.54 1.52 1.25
卑鄙的
1.63 1.47 1.44 1.60
STD发展 1.15 1.07 0.96 0.73
MSE 0.704 0.73 0.67 0.45
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图8
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使用拟议的一套
稳定裂纹的价值,通过泄漏制度。
4.4讨论
如表所示,本研究中分析的水库通常是那些将水量存储在RC设计谱较大端的水库。 6 .较小的储集层通常不需要深入的设计,而且常常使用不基于裂纹宽度计算的设计性的加筋。由于水压比降低,2010年期间使用ENN和MC预测的可靠性将改善小型水库的情况(
这也是因为小的储集层可能会比稳定的裂化状态更接近裂纹的形成状态。
在本研究中,假设了储集层墙与地基之间的固定(铰链)连接,这是典型的设计假设。然而,实际上,连接是固定的和固定的。由于加固的数量和布置、典型的不太坚硬的土壤条件以及张力水库中相对较薄的混凝土墙,它无法真正得到修复。因此,这种连接更接近于固定连接,特别是对于未建在坚硬的底层土壤或岩石上的水库。从数值比较来看,完全固定连接的假设会导致环张力
高于假设
例如,旋转固定性。因此,对固定连接的假设可能会引入一个保守偏倚的因素;然而,鉴于上述情况,这种偏倚的严重程度不大可能是显著的。
此外,本研究还提出了储层裂缝宽度限制
.为之而设的水库
几乎完全处于裂纹形成阶段,不太可能发生不可接受的渗漏;
需要实际上不薄的墙壁,因此在本研究中不被考虑。
未来的研究应包括对整个裂纹开始阶段和稳定裂纹阶段的可靠性的评估。虽然本研究包括了实验样品中自密封和裂纹宽度预测的特征描述,作为验证可靠性分析中假设的一种手段,但是使用现场观测改进这些特征描述对于减少本研究中确定的认识不确定性是有价值的。然而,这确实带来了挑战,因为这一领域的进一步研究需要:
识别具有尽可能接近相同设计/分析特征的原地储集层。
现场储油层的潜在仪器。
考虑施工缺陷和偏离原设计的现场环境,以及这些可能影响假定的行为。
准确捕捉施工后水密性试验结果,与可靠性分析进行比较。
5.结论
本文研究了利用当前目标裂纹宽度极限在张力控制的钢筋混凝土储层中实现的SLS可靠性。由于自封闭效应不量化、模型不确定性较高、当前目标裂纹宽度限制半经验性等因素的综合作用,目前编纂程序所实现的SLS可靠性水平尚不清楚。因此,本研究利用1992-2012年期间和2010年期间的目标裂纹宽度限制,评估了张力控制的钢筋混凝土储集层所达到的SLS可靠性水平。它利用以前研究中的可靠性分析来评价可接受和预测泄漏的极限状态,包括在预测裂纹宽度时对自密封和不确定性的量化。一般结果表明,所获得的可靠性对给定储集层几何形状的目标裂纹宽度和稳定期(泄漏状态)的选择高度敏感。稳定期被显示为改变可靠性
相同的目标裂纹宽度。稳定期为3天、7天和14天,减少了实现这一目标所需的加强
与没有稳定期相比,分别提高了20%、30%和35%。常用的目标裂纹宽度限制
从2010MC2010中发现,所审议的渗漏制度不充分,从而产生了以下可靠性:
有很大的变异。1992-1993年期间的指标表现出较好的性能,但仍未达到最佳水平,表明所实现的可靠性和平均值一致高于
.这表明,对当前目标裂纹宽度限制的设计在实际应用范围内不能有效地达到目标的可靠性。提出了三套目标裂纹宽度,使目标裂纹宽度的实现更加一致。
所有的泄漏系统。
