边坡稳定性分析的区间极限平衡法

边坡工程具有大量不确定性因素,需要采用不确定性方法对其进行分析。通过对边坡稳定分析中不确定性因素的分析,提出了一种使用区间理论来计算边坡工程稳定性的新方法。这种方法可以考虑稳定分析中所涉及到的计算力学参数的不确定性。把区间数学和极限平衡法相结合,建立了区间极限平衡方法,推导了区间安全系数的计算公式。实例研究表明,边坡稳定性区间分析方法是一种更合理的边坡稳定性评价方法。     

基于有限元强度折减法的多层边坡非侵入式可靠度分析

非侵入式的可靠度分析方法具有可以充分利用通用商业有限元软件、便于在实际工程中应用的特点,日益受到工程师们的青睐.本文提出了基于有限元强度折减法的边坡非侵入式可靠度分析方法,并研究了该方法在多层土质边坡可靠度分析中的应用.该方法可以考虑土体参数的空间变异性,基于通用有限元软件求解安全系数,借用随机响应面法实现高效的可靠度分析.结果表明,基于有限元强度折减法的非侵入式边坡可靠度分析方法不仅能够有效地考虑土体参数空间变异性对边坡可靠度的影响,而且能够自动搜索到非圆弧形最危险滑面,所提方法为解决考虑空间变异性的多层土质边坡可靠度问题提供了一条有效的分析途径.提出的改进概率配点法能够有效地提高奇数阶随机响应面的计算精度.采用圆弧形滑面可能会明显高估边坡可靠度水平,因此,十分有必要采用无需事先假定滑面形状的有限元法进行边坡稳定性分析.此外,Sobol指标能够有效地反映随机变量的敏感性,为边坡设计方案优化提供参考依据.     

地基固结与沉降计算中的可靠度分析

以数理统计理论为基础,借助泰勒级数法分析土性参数不确定性引起沉降计算结果的可靠度问题.通过粘土固结变形和砂土地基沉降算例,采用可行的参数标准差计算方式,运用泰勒级数法能够获得反映沉降理论及经验公式计算结果可靠度的失效概率.计算分析表明,泰勒级数法简单而实用,如何合理选取沉降比是应用中的一个重要问题.     

基于节理几何参数不确定性的边坡可靠度分析

基于岩质边坡可靠性受节理面的控制,节理面的随机分布导致边坡可靠系统具有高度不确定性,提出考虑节理几何参数不确定性的边坡可靠度分析方法。以厦蓉(厦门—成都)线高速公路某路堑边坡为例,通过概率图法和数理统计理论,对节理几何参数的概率分布类型进行研究,分析其不确定性,确定节理几何参数的概率密度和统计参数;考虑边坡双滑面破坏模式Sarma法分析安全系数的隐式函数式,根据响应面法重构安全系数近似显式解析表达式,建立以节理几何参数为随机变量的边坡可靠性分析模型,构建极限状态功能函数;以节理倾向、倾角和间距为随机变量,采用蒙特卡罗法产生符合随机变量分布类型的随机数,进行边坡可靠度分析。研究结果表明:所提出的分析模型和方法可反映构造控制的岩质边坡可靠性,为岩质边坡的可靠度分析和支护设计提供理论依据。     

基于改进一次二阶矩法的可靠度理论在高填方边坡加固中的应用

高填方边坡的坡体不确定性使其安全稳定的影响因素变得复杂,单一的安全系数验算并不能保证其稳定,综合可靠度分析可为其稳定安全提供依据。基于改进一次二阶矩法,建立了锚定板挡土墙的系统可靠度分析模型,根据锚定板的破坏模式,给出锚定板体系的功能函数,得到了不同破坏模式下的可靠度指标和失效概率。利用MATLAB软件对某高填方边坡锚定板挡土墙加固前后进行算例分析,考虑参数的变异性,分析参数在不同变异系数下对系统可靠度指标的影响和土体参数的敏感性。结果显示,加固前后安全系数相近但可靠度指标有很大提高;填土内摩擦角φ对可靠度的影响最显著,即敏感性最高。     

考虑参数空间变异性的边坡系统可靠度分析

在考虑土体参数空间变异性基础上,提出了基于多重随机响应面法的边坡系统可靠度分析方法,同时建议了一种新的代表性滑动面搜索方法.采用Karhunen-Loève展开方法离散二维相关非高斯随机场,通过Hermite随机多项式展开近似代表性滑动面安全系数与土体参数间的非线性隐式函数关系,在此基础上采用直接蒙特卡洛模拟计算边坡系统失效概率.研究了所提方法在考虑参数空间变异性的边坡系统可靠度分析中的应用.结果表明,提出的基于多重随机响应面法的系统可靠度分析方法为考虑参数空间变异性的边坡系统可靠度问题提供了一条有效的分析途径.提出的代表性滑动面确定方法具有较高的计算精度和效率,无需单独计算滑动面安全系数间的相关性,而且能够有效地计算低概率水平的边坡系统可靠度.边坡系统失效概率随着抗剪强度参数变异性和垂直相关距离的增大而增加、随着抗剪强度参数间负相关性的增加而减小.此外,忽略土体参数空间变异性会明显高估边坡系统失效概率.     

基于Gumbel极值I型分布下边坡稳定性二元指标体系研究

在边坡稳定性评价中,安全系数是常用的方法,但其不能考虑岩土参数实际存在的不确定性,而概率统计中的可靠度理论可对参数的不确定性进行模拟.为了更加准确地对边坡进行稳定性评价,可将安全系数与可靠性联合起来,对实际边坡的稳定性进行二元评价.设安全系数服从Gumbel极值I型分布,取一组步距一定的中值安全系数和变异系数,在边坡每个中值安全系数的不同变异系数下,计算得到破坏概率Pf的一个矩阵,进而算出可靠度,将中值安全系数与对应的可靠度相乘,得到边坡稳定性的二元评价指标.根据三峡库区某段滑坡的岩土体参数,用矩估计原理估算部分参数,得出参数的所有组合后,计算出所有的安全系数和破坏概率,用前面绘制出的边坡稳定性分区图检验,结果与实际工况相符,说明基于Gumbel极值I型分布下边坡稳定性判别可用于实际工程中.     

考虑参数互相关性的滑坡抗剪强度参数可靠度反演分析

鉴于传统的确定性抗剪强度参数反演方法未能考虑岩土参数的随机性和不确定性对边坡稳定性的影响,文中将可靠度分析方法和极限分析上限法相结合,提出一种简单、实用的滑坡强度参数可靠度反演新方法,并通过工程应用实例验证了该方法的可行性和有效性.结果表明,该方法不仅考虑了岩土参数的随机性和不稳定性,还可解决单一滑动面的强度参数反演计算问题.同时,文中还分析了相关系数对滑坡抗剪强度参数反演结果及可靠度的影响,发现抗剪强度参数的互相关性会导致可靠度指标趋于保守.     

抗剪强度参数不确定性对库水及降雨作用下边坡可靠度的影响研究

目前在库水及降雨作用下的边坡可靠度分析中,大多假定抗剪强度参数(c、φ)的变异系数大小和概率分布形式为确定的.针对这一研究现状,以三峡库区白家包滑坡为例,借助有限元软件Geo studio分析了库水位骤降联合降雨入渗的不同工况下边坡的渗流稳定性.在此基础上,利用Monte-carlo法进行了考虑c、φ不确定性的边坡可靠度分析.结果表明:在确定性分析中,随着库水位骤降和降雨入渗,边坡的孔压逐渐减小,边坡的安全系数先减小后增大且值始终大于1;而在可靠度分析中,边坡的瞬态失效概率最高达到了55%,同时c、φ的变异系数越大,失效概率越大,可靠度指标越小;当考虑正态分布和对数正态分布两种概率分布形式时,c、φ的变异系数对边坡可靠度的影响大于c、φ的概率分布形式的影响,φ的不确定性对边坡可靠度的影响大于c的不确定性的影响.将确定性分析与考虑了c、φ不确定性的可靠度分析结合起来对边坡稳定性状况进行评价是十分有必要的.     

边坡稳定的模糊随机可靠性分析

将模糊随机可靠度理论应用于边坡的稳定分析，建立了基于几何法计算广义可靠指标的数学模型。根据模型的特点，引入加速遗传算法寻找最小可靠指标，导出了计算边坡稳定的模糊随机可靠度算法。通过对单层简单边坡稳定的模糊随机可靠性分析，得到考虑岩土参数的不确定性因素对广义可靠指标影响的一般规律，说明该模型具有较高的计算精度和工程实用性。     

对边坡工程安全系数的思考

长期以来,安全系数在边坡工程稳定性分析中占有重要地位,随着工程实践的增多,边坡工程所遇到的问题也越趋复杂,以及有关理论和技术不断发展和人们的认识能力不断提高,人们逐渐认识到安全系数作为边坡稳定性评价指标的局限性.可靠性理论的兴起和发展,为边坡工程提供了更合理、更可靠的评价方法.本文从理论上对安全系数的局限性作了评述,指出以安全系数评价边坡的缺陷及其后果.并就边坡安全度及其方法、应用现状进行了初步分析,以期对建立边坡安全度评价体制有所裨益.     

基于响应面法的基坑支护结构稳定可靠度分析

保证基坑支护结构的稳定性是基坑工程设计与施工中的重要课题,在基坑支护结构的设计中常采用的安全系数法是未考虑到设计参数的随机性与变异性的定值设计法,而将结构可靠度理论引入到基坑工程中来,则可以定量地考虑工程中实际存在的不确定性因素,因而能够对结构的可靠性作出更为客观和合理的判断。针对一重力式基坑支护工程实例,采用响应面法计算了3种基坑稳定性验算模式的可靠指标及失稳概率,并与一次二阶矩法的计算结果进行了对比分析;在此基础之上研究了土体参数,即变异系数、均值和相关系数等对稳定可靠指标的影响,从中总结了相关有益的结论。     

论D-P系列强度准则边坡安全系数的转换本质

在岩土工程边坡稳定性分析中,Drucker-Prager系列强度准则因克服Mohr-Coulomb准则在数值计算方面的不足,而有着较大的工程应用价值。大型有限元软件ANSYS、ABAQUS等采用的材料屈服准则均为M-C六边形外角点外接圆D-P准则。在利用有限元强度折减法分析边坡稳定性时,由外角点外接圆D-P准则计算出的安全系数利用转换公式即可得到其他D-P准则下的安全系数,因此研究D-P系列准则间的一系列安全系数转换公式具有重大意义。许多学者就D-P系列强度准则之间的转换关系推导出不同的安全系数转换公式,对其进行了比较分析,论证了安全系数的转换本质;并提出一种安全系数转换的新方法,得到了D-P系列强度准则的安全系数之间转换的统一表达式,并通过算例验证该公式的正确性。     

基于滑移线簇分析的边坡极限平衡有限差分法研究

将有限差分数值计算结果同刚体极限平衡分析方法相结合进行边坡稳定性评价,在工程实践中具有较好的理论及应用价值。基于该思想,将滑移线理论引入边坡滑弧的确定中,采用综合极限平衡方法计算其安全系数,建立安全系数与滑移线的函数关系,实现了最危险滑弧的搜索,并由算例验证了各力学参数对边坡滑面位置与安全系数的影响。结果表明,岩土介质的强度与变形参数对边坡稳定与滑面位置均有影响。该方法是现有边坡稳定计算体系的有效补充。     

基于ANSYS和JC法的高土石坝动力可靠度稳定性分析

土石坝在建成或拟建的大坝中占有大部分比重,坝坡的稳定性是土石坝工程设计的关键问题,而强震下的坝坡稳定性更是岩土领域中的热点问题.运用ANSYS软件对某一高土石坝边坡进行时程分析,结合可靠度指标计算方法JC法,通过迭代计算得到可靠度指标,进而求得动力可靠度安全系数及最小可靠度指标,其分析结果对高土石坝的动力稳定性分析有广泛的应用价值.     

边坡稳定可靠度分析的新型四阶矩法

提出了一种边坡稳定可靠度分析的新型四阶矩计算方法.该方法将均匀设计法、径向基神经网络技术和最大熵原理相结合对边坡进行可靠性分析.采用均匀设计法确定粘聚力和内摩擦角的网络训练样本空间,并采用基于有限元的强度折减法计算样本空间中样本所对应的边坡安全系数.利用这些样本及对应的安全系数训练径向基神经网络.利用训练好的神经网络获得满足统计数量要求的边坡安全系数,并计算边坡安全系数前四阶矩.利用最大熵原理得到边坡安全系数的概率密度函数近似表达式、边坡失效概率以及相应的可靠指标.该方法的计算结果与蒙特卡罗法的计算结果对比表明该方法具有较高的精度.     

基于广义各向异性强度模型的层理边坡稳定性分析

以穆利亚希露天矿为工程背景,根据现场节理及结构面测绘结果,在广义各向异性强度模型的基础上建立了边坡极限平衡分析模型。分析过程中,使用圆弧和折线两种方式搜索边坡潜在滑动面,采用简化Bishop等多种方法求解边坡安全系数来评价边坡稳定性。在此基础上,考虑节理岩体强度参数的不确定性和变异性,进一步采用概率分析方法从破坏概率角度评价了边坡的稳定性状态。选取安全系数判定值为1.0时,圆弧和折线下边坡破坏概率分别为30.4%和60.7%,边坡破坏概率较大。最后通过对比分析可知,在评价层理面控制的边坡稳定性时,采用各向异性强度模型计算得到的边坡安全系数更加合理、可靠。     

黏性土坡稳定的安全系数和可靠度

将边坡定值分析方法同可靠性分析方法相结合 ,利用定值分析方法的简便 ,也能考虑土性参数的变异性和不确定性 .利用此法在可资利用的土性参数数据有限的条件下 ,借助于概率统计理论 ,并利用土性参数分布的 3σ法则原理以及土性参数变异系数的公开报道值 ,取得可靠性分析的数据 ,同样能对土坡稳定性和安全可靠性进行有价值的多侧面评价 .基于简单黏性土坡模型 ,应用该算法的计算分析结果证明 :在定值分析基础上进行可靠性分析 ,理论上正确 ,实践上简便易用 .同时 ,着重对黏性土坡稳定敏感性因素及其可靠度的一些规律作了较为深入的研究 .图 4,参 8.     

尾矿坝地震稳定性分析的区间模型及应用

在尾矿坝地震稳定性分析中,为适应计算参数本身具有的随机性和未确知性,将计算参数转换成盲数形式;针对尾矿坝地震稳定的极限平衡分析问题,提出一种计算尾矿坝安全系数的新方法,并将该模型应用到某尾矿坝的地震稳定性分析中。实际分析结果表明:运用盲数运算法则可以计算稳定性系数在不同取值区间内的可信度,克服了传统方法描述过于绝对化的问题,为判断尾矿坝的稳定状态提供了更全面的依据;该尾矿坝边坡安全系数低于1.3的可能性为13%,即在发生烈度为Ⅶ度的地震时该尾矿坝安全的可能性为87%,失稳的可能性较小,与实际情况相吻合;盲数理论在尾矿坝地震稳定性分析中能更好地考虑参数的不确定性,完善了尾矿坝稳定性分析理论,为尾矿坝稳定性的分析提供了一条新的途径。