I Sverige finns det idag ett stort antal dammar och nära hälften av Sveriges elproduktion kommer ifrån vattenkraft. Höga säkerhetskrav ställs på dammarna då konsekvenserna av ett dammbrott kan orsaka stor ekonomisk skada både i form av minskad produktion och som uppbyggnadskostnader. Dammbrott kan även utgöra risk för skador på människor och omkringliggande miljö samt byggnader. Det finns flera dimensioneringsmetoder för att uppfylla gällande säkerhetskrav på konstruktioner. De tillämpningsvägledningar som används vid stabilitetsanalys av betongdammar baseras på gamla deterministiska metoder med säkerhetsfaktorer. Det arbetas med att ta fram nya tillämpningsvägledningar baserat på sannolikhetsbaserade metoder. De sannolikhetsbaserade metoderna tar hänsyn till osäkerheterna i enskilda variabler, vilket förväntas ge effektivare konstruktioner. Stabilitetsanalys med sannolikhetsbaserade metoder i varje enskilt fall är förmodligen det bästa ur säkerhetssynpunkt, men det kan vara väldigt tidskrävande. Ett sett att underlätta stabilitetsberäkningarna, i vanligt förekommande konstruktioner, är användandet av partialkoefficienter. Partialkoefficienter är en semi-probabilistisk metod som kan kalibreras med hjälp av tillförlitlighetsanalysen och appliceras på systemets olika variabler och parametrar. På så vis beaktas osäkerheten i enskilda variabler och parametrar bättre än i deterministiska metoder med säkerhetsfaktorer. Målet med det här examensarbetet var att undersöka om stabilitetsanalys av betongdammar med partialkoefficienter kan vara ett alternativ till de metoder som redan finns. Rapporten kan delas in i tre delar. Den första delen av rapporten beskriver teorin bakom kalibrering av partialkoefficienter med hjälp av tillförlitlighetsteori, FORM. I den andra delen beskrivs metoder och tillämpningsvägledning för stabilitetsanalys av betongdammar med probabilistiska metoder. I den tredje delen används kunskaperna från de två första delarna för att beräkna tillförlitligheten på 15 utav Sveriges dammar. Beräkningarna används sedan för att kalibrera partialkoefficienter. En del kraftiga avgränsningar har gjorts i arbetet, bland annat har beräkningarna utförts för ett statiskt lastfall och bara fokuserat på stabilitetsvillkoret för glidning. Resultatet visar att det inte är rekommenderat att använda sig av partialkoefficienter vid stabilitetsanalys, åtminstone inte med den information och kunskap som idag finns tillgänglig. Osäkerheterna kring vissa modeller och variabler behöver minskas för att partialkoefficienter skall vara ett alternativ. Teorin kring partialkoefficienter kräver även en viss likhet i konstruktioner och konstruktionselement. De dammar som användes i denna studie kan ha varit för olika för att erhålla tillfredsställande resultat med avseende på likartade partialkoefficienter. / In Sweden today there are a large number of dams and nearly half of Sweden's electricity is produced from hydropower. The safety requirements on the dams are high due to the consequences that a dam failure can cause. There are several design methods to achieve the expected safety requirements. The design guidelines used in the stability analysis of concrete dams in Sweden is based on the deterministic methods with safety factors. However, a new proposition for design guidelines based on probabilistic methods is being developed. Compared to the deterministic approach the probabilistic method takes into account the uncertainties in individual variables, which are expected to provide more efficient structures. One problem with stability analysis using probabilistic methods is that it can be very time consuming. Another method which combines the simplicity of the deterministic approach with the effectiveness of the probabilistic method is the use of partial factors. The use of partial factors is a semi-probabilistic method that can be calibrated from the reliability analysis in the probabilistic method and applied to the individual variables and parameters in the system similar to the safety factor. The aim of this thesis was to investigate if stability analysis of concrete dams with partial factors can be an alternative to the methods already available. The report can be divided into three parts. The first part of the report describes the theory behind the calibration process of partial factors using the first order reliability method, FORM. The second part describes existing Swedish methods and application guidelines for stability analysis of concrete dams. The knowledge from the first two parts is then used in order to calculate the reliability of 15 of Sweden's dams. It should be observed that the work contains some limitations, for instance only the sliding stability is studied using one static load case. The results from the calculation of this load case are then used to calibrate the partial factors. The result shows that it is not recommended to use the partial factors for stability analysis of concrete dams, at least not with the information and knowledge available today in the field. The uncertainties surrounding certain models and variables need to be reduced in order for partial factors to be an option. The theory behind partial factors requires a certain degree of uniformness when it comes to the structure or elements used. The difference among the dams analyzed in this study may have impacted the results negatively.

Embankment dams are widely used as water-retaining structures through the world. Two principal structural failure modes of embankment dams are internal erosion and slope instability. The objective of this thesis is to investigate the feasibility of applying probabilistic methods in embankment dam assessment. Compared to deterministic methods, probabilistic methods considers the variability in material properties and the results are more assessable. Meanwhile, the derived sensitivity factors of the variables can be used to find the most influential one.Through a literature review, it is found that the difficulties in defining a limit state function for the full process of internal erosion for embankment dams hold back the application of reliability-based methods. However, reliability-based methods have been recognized as suitable for slope stability assessment.In this thesis, both deterministic and probabilistic calculations have been performed for a homogenous embankment dam. The deterministic calculation is carried out in Slope/W to first find out the most critical slip surface. The failure probability of this slip surface is estimated by both Monte Carlo simulations in Slope/W and FORM analysis in Comrel. Then, the 34 most critical slip surfaces from Slope/W are chosen to calculate the system reliability with simple bounds and applied integration. The results from the deterministic and probabilistic calculations showed that the studied dam has a higher risk of failure than allowed. In the system reliability calculation, simple bounds gives a wide range, especially the upper bounds. It was found that classification of different slip surfaces into different groups with respect to geometry and material was useful to simplify the calculations. Not much improvement in accuracy of the system probability of failure is found when increasing the numbers (from 1 to 5) of the most critical slip surfaces from each group. Even the combination of 1 slip surface from each group only gives an error of 6.5%. Categorizing slip surfaces before performing a system reliability analysis is a good way for simplification of the calculations. Due to this, the criteria used for categorization of the slip surfaces are of interest. In this work, it was found that the slip geometry in combination with the materials included in the slip surface constitute a possible way forward to do this. / Fyllningsdammar används ofta som dämmande konstruktioner runt om i världen. Två potentiella brottmoder för fyllningsdammar är inre erosion och släntinstabilitet.Syftet med detta examensarbete är att undersöka möjligheten att tillämpa probabilistiska metoder vid utvärdering av fyllningsdammars säkerhet för dessa brottmoder. Jämfört med deterministiska metoder betraktar probabilistiska metoder även variationen i materialegenskaper. Erhållna känslighetsfaktorer för ingående variabler kan även användas för att hitta de som har störst inverkan på det studerade problemet.I litteraturstudien framkom att det är svårt att definiera en gränsfunktion som beskriver inre erosion för fyllnadsdammar, vilket begränsar dess användbarhet med probabilistiska metoder. För analys av släntstabilitet är dock probabilistiska metoder användbara. Både deterministiska och probabilistiska beräkningar av släntstabiliteten för en fyllnadsdamm har genomförts inom ramen för detta arbete. De deterministiska beräkningarna har utförts med programmet Slope/W, där den mest kritiska glidytan först har analyserats. Brottsannolikheten för dammen har beräknats med både Monte Carlo-simulering i Slope/W och FORM-analys i Comrel. En begränsning med att enbart beräkna brottsannolikheten för den mest kritiska glidytan är att brottsannolikheten kan underskattas då inverkan från andra potentiella glidytor inte beaktas. De potentiella glidytorna kan betraktas som ett seriesystem, där glidytorna är delvis korrelerade med varandra. För att studera denna fråga valdes de 34 mest kritiska glidytorna från Slope/W ut för att beräkna systemets tillförlitlighet. Resultaten från de deterministiska och probabilistiska beräkningarna visade att den studerade dammen hade en oacceptabel brottsannolikhet. I beräkningarna av gränserna för systemets brottsannolikhet visade resultaten att brottsannolikheten kan variera stort beroende på korrelationen mellan glidytorna. Genom att klassificera glidytorna i olika grupper med hänsyn till geometri och ingående material kan beräkningarna för systemets brottsannolikhet förenklas. Resultaten visade att noggrannheten i beräkningarna för brottsannolikheten av systemet inte förbättrades i någon större utsträckning när antalet valda glidytor (från 1 till 5) från varje grupp av likartade glidytor inkluderades i beräkningen. Kombinationen av 1 glidyta från varje grupp gav endast ett fel på 6,5% jämfört med om alla 34 glidytorna inkluderades. Kategorisering av glidytor av samma karaktär i olika grupper rekommenderas därför att genomföras innan systemets tillförlitlighet analyseras. I detta arbete framkom att glidytan geometri i kombination med ingående material i glidytan utgör ett lämpligt kriterium för att göra denna indelning.

Embankment dams are widely used as water-retaining structures through the world. Two principal structural failure modes of embankment dams are internal erosion and slope instability. The objective of this thesis is to investigate the feasibility of applying probabilistic methods in embankment dam assessment. Compared to deterministic methods, probabilistic methods considers the variability in material properties and the results are more assessable. Meanwhile, the derived sensitivity factors of the variables can be used to find the most influential one.Through a literature review, it is found that the difficulties in defining a limit state function for the full process of internal erosion for embankment dams hold back the application of reliability-based methods. However, reliability-based methods have been recognized as suitable for slope stability assessment.In this thesis, both deterministic and probabilistic calculations have been performed for a homogenous embankment dam. The deterministic calculation is carried out in Slope/W to first find out the most critical slip surface. The failure probability of this slip surface is estimated by both Monte Carlo simulations in Slope/W and FORM analysis in Comrel. Then, the 34 most critical slip surfaces from Slope/W are chosen to calculate the system reliability with simple bounds and applied integration. The results from the deterministic and probabilistic calculations showed that the studied dam has a higher risk of failure than allowed. In the system reliability calculation, simple bounds gives a wide range, especially the upper bounds. It was found that classification of different slip surfaces into different groups with respect to geometry and material was useful to simplify the calculations. Not much improvement in accuracy of the system probability of failure is found when increasing the numbers (from 1 to 5) of the most critical slip surfaces from each group. Even the combination of 1 slip surface from each group only gives an error of 6.5%. Categorizing slip surfaces before performing a system reliability analysis is a good way for simplification of the calculations. Due to this, the criteria used for categorization of the slip surfaces are of interest. In this work, it was found that the slip geometry in combination with the materials included in the slip surface constitute a possible way forward to do this.

Dammar är viktiga byggnadsverk som möjliggör olika samhällsfunktioner. För att säkerställa deras säkerhet krävs noggranna säkerhetsåtgärder och att lära från incidenter. Syftet med studien är att föreslå en kommunikationsstrategi för Svenska kraftnät, för att vägleda hur dammaktörer kan samla in och sprida lärdomar från dammsäkerhetsincidenter. Kommunikationsstrategin utvecklades genom en inkrementell designmetod och den huvudsakliga datainsamlingsmeteoden var intervjuer med 16 aktörer. Intervjuerna strukturerades efter de didaktiska frågorna hur, vem, varför, när och vad gällande kommunikationen mellan dammaktörerna. Aktörerna berättade om hur de samlar in och sprider lärdomar samt vilka utmaningar och behov av utveckling som finns kring dagens arbete. Datan analyserades tematiskt. Kommunikationsmetoderna som identifierades genom intervjuerna var inrapporteringssystem, sammankomster, rapporter, tekniska kanaler och informell kommunikation. Förekomsten och frekvensen av dessa varierade beroende på om kommunikationen skedde internt eller externt mellan aktörskategorierna. Aktörernas svar på frågorna när, varför och vem varierade, medan vad-frågan var svår att finna trender kring. Aktörerna uttryckte utmaningar kring att sprida lärdomar vidare till vissa aktörer, att få dammägare att dela med sig av information och att förhålla sig till säkerhetsskyddslagstiftning kopplad till dammverksamheten. Behoven som identifierades var förbättringar och nyttjande av olika typer av system, interaktiva sammankomster samt olika vägledningar och begreppsdefinitioner. Faktorerna som har legat till grund för kommunikationsstrategin är svaren från intervjuerna, en workshop och teoretiska ramverk kring kommunikation och lärande. I kommunicationsstrategin ges förslag för att möta behoven genom vägledningar, uppmaningar kring att nyttja och utveckla system, förbättra befintlig inrapportering och göra sammanställningar som kan publiceras och utgöra grunden för interaktiva workshop / Dams are important for societal functions, and ensuring their safety requires safety measures and learning from incidents. This study aims to propose a communication strategy for Svenska kraftnät, guiding stakeholders in the dam safety industry on gathering and disseminating lessons learned from dam safety incidents. The communication strategy was developed through an “incremental design method” and the primary method for collection of data was interviews with 16 stakeholders. The interviews were structured around the didactic questions of who, how, why, when and what, regarding the communication between stakeholders. The respondents explained how they gather and disseminate lessons learned, as well as the challenges and development needs for today’s methods. The data was analyzed thematically. The communication methods identified through the interviews were reporting systems, assemblies, reports, technical channels, and informal communication. The occurrence and frequency of these methods varied depending on whether the communication was internally or externally among the stakeholders. Responses to questions of when, why and who varied, while trends for the what-question were challenging to identify. Stakeholders expressed challenges in disseminating lessons to certain stakeholders, getting dam owners to share information, and understanding certain safety legislation. The identified needs included improvements and better utilization of various systems, interactive assemblies, and different guidelines and definitions. The interview responses, a workshop and theoretical communication frameworks provided the foundation for the communication strategy. The strategy includes guidelines, encouraging the use and development of systems, improving existing reporting, and ultimately compiling these for publication and as a basis for workshops.

The most common failure of concrete gravity dams is sliding along the foundation surface. This thesis studies progressive failure of the Longtan dam on the upper Hongshuie river in china.Two methods are used in this thesis; the Safety Reserve Factor (SRF) method and the Overload method. The SRF-method is used as a tool to study sliding failure along the foundation weak layer of the Longtan dam. Strength reduction coefficients decrease the cohesion and friction angle values for the weak layer of the foundation. Simulations with reduced shear strength parameter values gives information about the development of the plastic zone. The ultimate bearing resistance and the failure path along the foundation are obtained. The safety reserve coefficient is established through the strength reduction coefficients, when the plastic zone of the foundation is totally coalescent. To analyse the development of the plastic zone along the dam foundation with the strength reserve method, the commercial finite element software MSC.Marc is used. The results of the Safety Reserve Factor method (SRF) show that the failure of the dam is highly related to the strength of the interface between the dam and rock foundation. The strength reserve factor is determined to 2.4. The Overload method gives a visual deformation shape of the dam structure and pressure load at the moment of failure. / Dammar har används i mer än 5000 år (Yang et al. 1999) och är fortfarande en viktig källa för energiutvinning. Det största antalet dammar finns i Kina och man tror att det finns över 80,000 dammar i landet (Shapiro 2001). En ökning av dammars kapacitet och antal sker, vilket resulterat i ett behov av bättre sätt för att utvärdera säkerhetsparametrar som betongkvalité, styvhet och homogenitet av bergmassa. Simuleringar av dammkonstruktioner kan ge värdefull information om dessa parametrar och kan därigenom bidra till att förbättra en damms stabilitet och sänka konstruktionskostnader. I det här examensarbetet utvärderas och modelleras Longtan dammen i övre Hongshui floden i Kina. Den vanligaste orsaken till haveri av betongdammar är glidning mellan betonglager och bergmassan. I den här rapporten simuleras ett svagare lager mellan betong och bergmassa och utvecklingen av kontaktbrottsvägen visualiseras och utvärderas med progressiva haveri metoden. Det svagare lagrets hållfasthetskoefficienter; friktionsvinkel och kohesion, reduceras för att analysera utbredningen av den plastiska zonen. Resultaten visar att en överskridning av draghållfastheten för betong börjar vid dammens häl och att kompressionsbristningsgränsen överskrids vid dammens tå när hållfasthetskoefficienterna reduceras. Säkerhetsreservskoefficienten för Longtan dammen erhålls då gränsytan mellan betong och berg är helt plastisk. För att analysera utbredningen av den plastiska zonen längs med dammfundamentet med progressiva haveri metoden används den kommersiella finita element mjukvaran MSC.Marc. Resultaten från säkerhetskoefficientfaktormetoden visar att ett haveri av gravitations dammar är i hög grad relaterad till hållfastheten mellan betongen och bergets gränsyta. Säkerhetskoefficientfaktorn bestäms till 2.4. För att bestämma Longtan dammens maximala vattenbelastningskapacitet används Överbelastningsmetoden. Det maximala vattentryck som Longtan dammen klarar av utan att haverera simuleras med hjälp av en vätska vars densitet ökas mellan modellkörningar. Dammens förskjutning når till sist en punkt där den ökar kraftigt och dammens mutationsdeformationstillstånd har uppnåtts. En visuell deformationsbeskrivning av dammen ges genom modellkörningar och överbelastningsfaktorn bestäms.

No description available.