粘土边坡可靠性分析方法研究

把边坡定值分析法与可靠性分析法相结合，考虑土性参数的变异性和不确定性。在有限土性参数数据可供利用的条件下，由土性参数分布的3σ法则原理以及土性参数变异系数的公开报道值，取得可靠性分析数据，对粘土边坡稳定性和可靠性作了较为深入的研究评价，并探讨了土性参数的变异性、安全系数变异性和可靠性指标三者之间的内在联系以及粘土边坡稳定敏感性因素及其可靠度的一些规律。     

土工试验数据可靠性分析方法探讨

土工试验数据由于各种主客观的不确定性因素的影响,而使其土性参数不是一个常数。本文通过对造成土性参数影响原因的分析,对土工试验数据常用的几种可靠性分析方法进行了探讨,结合试验数据讨论了土工试验数据在具体工程中的应用。     

土性参数概率特性对地基承载力可靠度的影响

对地基承载力的不确定性进行了分析,提出了针对土性的不确定性的地基承载力的可靠性分析方法,最后结合工程实例作了具体的分析计算,并重点分析了土性参数特性对地基承载力可靠度指标的影响规律。结果表明,用可靠度分析结果和用定值分析结果有其一致性,但用可靠度分析更为科学合理,也是今后岩土工程发展的必然趋势。     

土坡稳定性的土性参数回归分析

本文采用Geo-Slope/w边坡稳定性分析软件建立土坡模型,求出重度、黏聚力和内摩擦角等土性参数取不同值时相应的安全系数,并进行回归分析,得到土坡稳定性随土性参数的变化规律,为工程实践提供理论参考。     

边坡稳定安全系数及其与土性参数及失效概率关系研究

借助土性参数,对边坡稳定性分析两大评价体系(安全系数法与可靠指标法)的联系及差异性进行了对比分析.对于简单均质土坡的圆弧形滑裂面,利用积分思想推导了有、无被动土体两种情况下安全系数的精确解析表达式.其中,视被动土体的贡献为减少滑动力矩,采用分段圆弧法推导.以该解析式为基础,利用土体粘聚力与容重的比值将这两个变量归一为变量Hc,以纯黏性土、均质边坡不同坡角时的确定性模型为对象,深入研究了不同的确定性模型情况下,Hc的概率分布类型、均值变化与边坡稳定安全系数的关系及变异特征对边坡失效概率和可靠指标的影响作用等.结果表明:土性参数变异性较强时,安全系数法作为一种定值方法,可能会做出严重背离实际的评判,而可靠指标法则更为科学合理;Hc为正态分布或对数正态分布时,其平均值及变异系数的不同取值会对失效概率(及可靠指标)的计算值以及失效概率(及可靠指标)与安全系数关系曲线中的交汇点位置产生明显的影响.     

考虑参数空间变异性的边坡模糊随机可靠度分析

提出考虑土性参数空间变异性的边坡模糊随机可靠度分析方法.按HassanWolff方法对土性参数进行组合,通过确定性分析得到一系列潜在滑面;利用随机场模型描述土性参数的空间变异性,沿各潜在滑面对土性参数进行方差折减;采用降半正态分布函数描述边坡失效状态的模糊性,基于概率积分计算各潜在滑面对应的的可靠度;搜索最小可靠度对应的潜在滑面作为边坡的临界滑面,以最小可靠度作为边坡的可靠度.结合算例分析了隶属函数的形状参数、土性参数相关距离及黏聚力和内摩擦角的变异性对边坡可靠度的影响.     

非线性破坏准则下的边坡稳定分析

岩土介质破坏准则具有非线性。研究了在非线性破坏准则下利用静力平衡条件进行土坡极限平衡法稳定分析,对瑞典圆弧条分法和整体稳定分析法及毕肖普条分法等土坡稳定分析方法采用非线性破坏准则下的强度参数计算,推导出了安全系数计算公式。     

块状岩体稳定性模糊能度可靠性分析方法

针对岩体工程中的不稳定块体,探讨可动块体沿单结构面滑动与沿双结构面滑动的稳定性分析方法.在此基础上,根据块状岩体稳定性分析力学参数取值所具有的随机性、模糊性与区间性等不确定性,采用三角模糊数表示块状岩体结构面抗剪强度参数取值,进而建立块状岩体可靠性分析之功能函数.利用模糊能度可靠性分析方法对其进行分析,并在探讨可靠性指标求解方法基础上建立了块状岩体稳定性模糊能度可靠性分析方法.通过工程实例分析与计算结果表明本文模型与方法的合理性与可行性.     

地震作用下黏性土坡失稳破坏的颗粒流模拟

利用颗粒流程序建立了黏性土边坡模型,模拟在地震作用下黏性土坡变形破坏全过程,并对其破坏形式和机理进行了研究.结果表明,黏性土坡的变形破坏形式是渐进性破坏,由下至上、由浅入深形成一条贯通的"滑移带",破坏过程表现为:坡脚周围土体先受拉破坏和剪切破坏,逐渐引起坡顶土体受拉产生拉裂缝、土坡深层土体受剪切破坏和挤压破坏.边坡破坏主要发生在地震作用的前段时间,剪切破坏多于拉裂破坏;地震作用的后段时间主要发生土体滑移,拉裂破坏多于剪切破坏.随着坡高、坡度、地震峰值加速度的增加,黏性土边坡破坏程度更加明显,破坏范围增大.     

降雨时黏性土边坡的离心模型试验

为研究降雨引起的黏性土边坡变形破坏,进行了边坡的降雨离心模型试验。试验中利用自主研制的离心场降雨模拟设备,用图像采集和相关分析方法,观测了降雨过程中土坡的破坏形态和位移场变化过程。结果表明:降雨对边坡稳定性产生很大影响。降雨引起均质土坡发生浅层土体滑移破坏,雨水入渗至土坡较深的位置。降雨引起土坡位移逐渐增大,且变形区域也逐渐扩展,最终形成明显的位移集中区域。土坡中一点位移发展可分为小位移阶段、迅速增大阶段和缓慢增大阶段。     

具有圆弧型破坏面的边坡随机-模糊可靠度计算

给出了具有圆弧型破坏面的边坡工程极限平衡分析中计算随机模糊可靠度的方法,将模糊数学的原理与可靠性理论结合起来,推导出了以模(糊事件)精(确概率)指标表达的边坡工程随机模糊可靠度公式,既考虑了岩土边坡工程材料的模糊性,又满足了稳定性定量评价的要求.     

基于泰勒级数法的边坡稳定性分析方法

边坡稳定可靠度分析方法考虑了岩土材料不确定性对边坡稳定的影响,是一种更符合实际情况的分析方法.然而,可靠度分析方法理论较复杂,应用过程中对参数统计、模型计算等方面的要求较高,不利于工程推广.基于此,本文将Duncan提出的一种简化可靠度分析方法-泰勒级数法引入到边坡稳定分析中.泰勒级数法是一种基于安全系数法的可靠度分析方法,通过分析安全系数法中所包含各参数不确定性对安全系数的影响,求得边坡稳定失效概率.首先,分析形成了在边坡稳定分析中应用泰勒级数法的基本步骤.继而,通过举例分析了应用泰勒级数法所需参数的标准差求解方法.最后,利用工程实例说明,泰勒级数法在边坡稳定分析中具有较强的可操作性,为边坡稳定可靠度分析提供了一条新的思路.     

基于滑移线场理论的概率边坡设计

基于可靠度的最优化设计能有效地处理岩土工程中存在的不确定性,在工程界和学界日益得到重视。然而,传统的基于可靠度的分析方法需要进行多次计算并不断重构计算模型,计算量巨大且难以实施。本文提出了一个基于滑移线场理论的概率边坡优化设计方法。该方法采用了更加高效的拟蒙特卡罗模拟（QMCS）来确定边坡的失效概率,而在每次模拟过程中采用滑移线场理论来分析边坡的稳定性。为了更加高效的确定满足目标失效概率的设计坡角,本文提出了一个简单而有效地二分搜索方法。最后,以一个边坡为例设计了不同目标失效概率的坡角,并验证了所提方法的有效性。结果表明所提方法最多只需36.29 min就能得到满足目标失效概率的坡角。本文提出的边坡概率优化设计方法避免了计算模型的反复重构,计算效率较好,可为基于可靠度边坡设计提供新的可选手段。     

锚杆+微型桩复合土钉支护基坑稳定的可靠性

考虑预应力锚杆、微型桩与土钉的共同作用,应用边坡极限平衡理论与圆弧滑动条分法建立了预应力锚杆+微型桩复合土钉支护基坑内部整体稳定性分析的功能函数与最危险滑动面的计算模型。将土体的力学参数作为随机变量,推导了功能函数对各随机变量的偏导数。利用改进的一次二阶矩法计算了预应力锚杆+微型桩复合土钉支护基坑内部整体稳定的可靠性指标,并分析了土体力学参数的变异系数对可靠性指标的影响。     

基于一阶二次矩阵的寒区土质高切坡稳定可靠度分析

以寒区土质高切坡为研究对象,构建了寒区土质高切坡浅层滑动失稳模型,基于极限平衡原理和可靠性原理,建立了寒区土质高切坡的可靠指标和失稳概率计算方法。以G580线和田至康西瓦公路段K86+780～K86+840土质高切坡为例进行了寒区土质高切坡可靠度计算,并分析了各种因素对寒区土质高切坡失稳概率的影响规律。结果表明,该方法建立的可靠指标与失稳概率计算方法可以用于寒区土质高切坡稳定性分析,并且当融化深度大于1.4 m时高切坡失效概率迅速升高,1.4～2.1 m失效概率增长74.4 %,当融化深度大于2.1 m时坡体处于不稳定的状态;当土质高切坡粘聚力从8 kPa增长到14 kPa的时候,失稳概率降低约88.4 %,稳定系数增长0.45;当土质高切坡内摩擦角从15 °增长到23 °时,失稳概率降低约15 %,稳定系数增加约0.07;当土质高切坡坡率由0.5增加到0.8时,边坡失稳概率由26.5 %增长到61.4 1%,坡率到0.8时为峰值,大于0.8之后失稳概率逐渐减小,到1.5时失稳概率降低至25.2 %,降低约36.21 %。     

基于可靠度敏感性的神经网络法研究边坡稳定性

针对边坡工程结构功能函数不能显式表达的可靠性分析问题和非线性问题计算量大的弊端．研究结构可靠度敏感性,提出参数的相对敏感性分析方法,并基于该方法提出了神经网络法分析边坡稳定性。具体思路：由可靠指标对随机变量分布参数的相对敏感性分析,确定边坡可靠度主要影响参数;用神经网络模型近似替代响应量与基本变量间的隐式极限状态函数,根据蒙特卡罗模拟法,对网络模型进行可靠度分析,求解结构可靠度指标。基于可靠度敏感性的神经网络法．对均值和成层边坡进行稳定性分析,与传统可靠度计算方法相比．结果表明：该方法分析边坡稳定性是准确的且具有较高的计算效率。     

群桩基础中土工参数相关范围的分析

在群桩基础的可靠度分析中,随机场理论是考虑土工参数空间变异性的重要方法。本文采用相关函数法和变异函数法计算土层的相关范围,取其平均值,可以减小由计算方法的不确定性产生的误差。并根据实测资料为例,说明了土层相关范围经验值的具体确定。计算结果表明:采用取均值的方法对随机场模型中的相关范围进行研究,技术上真实可靠,选定的方法精度高,人为因素影响小,计算简便。     

降雨入渗下残积土坡失稳因素的敏感程度分析

以福州地区典型残积土为例,基于饱和-非饱和渗流理论,分析了降雨条件、土质物理力学参数、边坡几何形态等11种因素与边坡稳定性的关系,然后采用灰色关联法分析以上因素对于边坡稳定性的敏感程度与权重.结果表明:降雨条件下影响边坡稳定性的影响因素中,土体有效粘聚力和有效内摩擦角对边坡稳定性影响权重最大且相当;降雨强度是诱发残积土边坡失稳的重要因素,建议加强排水功能,减少降雨对边坡整体稳定性的影响;其余因素均对残积土边坡稳定性有较大影响,权重值大小相差不大.     

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。     

基于突变理论的边坡监测预警概率性模型研究

为解决边坡系统演化过程中不确定因素的影响,得到非确定性的边坡预警结果。结合突变理论与广义胞映射理论提出了一种边坡监测预警概率性模型。该模型采用尖点突变理论识别边坡稳定状态;将边坡稳定性演化结果视为随机事件,基于广义胞映射理论计算滑坡在某一时刻准时发生、提前发生、滞后发生、滑坡不发生的概率,从而实现边坡概率性预警。利用该模型计算了某黄土区工程边坡在某时刻发生失稳的概率为100%,且滞后发生的概率为83.8%,判定边坡系统突变会在该时刻之后发生,预警结果与实际情况一致,验证了该模型的有效性。与传统模型相比,概率性预警模型可提供更丰富合理的信息,有助于提升监测预警的准确率,为边坡监测预警研究提供了一种新思路。