基于中心复合设计的RSM边坡可靠度研究

为提高边坡可靠度的计算精度与效率,基于响应面法(RSM)的思想,考虑影响边坡稳定的主要强度参数粘聚力c、内摩擦角的不确定性,同时计入边坡稳定计算模型不确定性,分别采用中心复合设计(CCD)和拉丁超立方抽样(LHS)获取2种不同试验设计的样本数据,借助岩土工程极限平衡Slide程序获取Bishop、Spencer、Morgenstern-Price等3种稳定模型的样本响应值,编写Matlab程序求解边坡可靠度指标和验算点。以Monte Carlo(MC)法计算结果作为可靠性分析的基准解,并与基本二层土模型和托巴110 k V施工变电站边坡计算结果进行对比分析。结果表明,CCD求解的可靠度指标更接近MC基准解,满足精度的同时,提高了求解效率。     

基于非线性随机有限元的堤坝边坡可靠度分析

针对边坡稳定性分析中土体力学参数存在空间变异性的问题,提出了计算堤坝边坡安全系数分布的随机有限元方法,以及求解边坡可靠度的蒙特卡罗(MC)强度折减联合法与MC直接法。以各向同性二维边坡为例,首先抽样得到相应的材料特性随机场,随后求得边坡位移、应力及塑性区;然后在对随机场进行N_MC次抽样的基础上采用以下方法得到边坡的失效概率并对可靠度指标进行求解分析：(1)联合法(M1),通过强度折减法得到各样本条件下的折减系数及其分布;(2)MC直接法(M2),利用黏塑性方法直接求解并判断边坡的失稳情况,对所有样本条件下的失稳情况进行统计。结果表明：考虑材料特性随机场的边坡稳定分析,通过边坡安全系数的均值、方差、分布及可靠度指标对边坡安全进行综合评价,能够得到可靠的边坡稳定分析结果。     

基于蒙特卡洛法的土石坝坝坡稳定分析研究

土石坝坝坡稳定分析中通常采用的单一安全系数方法忽略了实际工程材料的变异性和不确定性,从而导致土石坝工程坝坡的安全水平不清楚,无法提供工程安全度的合理的评价指标。为此,需将可靠度分析引入土石坝坝坡稳定性安全评价体系。通过一个均质坝坡算例和工程实例的应用,利用蒙特卡洛法研究了影响坝坡稳定性可靠度指标的主要因素,包括随机变量的概率分布和相关性、土体参数的均值和变异性,进而将确定性方法得到的单一安全系数与基于可靠度分析方法得到的坝坡稳定分析评价结果进行比较。分析结果表明:当求解安全系数中包含较大的不确定性时,确定性方法往往无法正确反映边坡的实际安全状况,而可靠性分析可估计不确定性因素的总体影响,区分随机变量的不确定性量级,有利于设计人员更准确地评估土石坝边坡的安全等级,为坝坡设计和加固措施的制定提供科学依据。     

Rosenblueth法在边坡可靠度分析中的应用

针对在确定具有最小可靠度指标的滑动面时蒙特卡罗法耗时长的问题,通过两个典型土坡,采用简化Bishop法计算滑动面的抗滑稳定安全系数从而构建了边坡可靠度分析的功能函数,利用圆弧构建潜在滑动面,利用Rosenblueth法计算每个潜在滑动面的可靠度指标,采用和声搜索算法搜索潜在滑动面的变化以寻求最小可靠度指标滑动面,并与常规极限平衡方法得到的最小安全系数对应的滑动面进行了比较。结果表明:简单均质土坡临界滑动面与最小可靠度指标滑动面基本重合,非均质土坡最小可靠度指标滑动面与临界滑动面相差较大,可靠度指标相差也较大,在具体应用时建议采用Rosenblueth法进行最小可靠度指标滑动面的确定。     

边坡稳定分析的任意形状滑动面的简化Bishop法

放弃了传统简化Bishop法的整体力矩平衡条件的假设。根据土体沿滑动面极限平衡的充分必要条件定义滑动稳定安全系数,使简化Bishop法适用于任意形状的潜在滑动面。给出了适用于任意形状滑动面的简化Bishop法的安全系数计算方法以及相应的最危险滑动面的搜索方法。计算结果表明本文方法具有较高精度,且滑动面位置符合实际,该方法可以应用于实际工程的边坡稳定分析。改进的方法概念简明,计算简单,适用性强。     

强度参数对土坡稳定可靠度指标的影响分析

 从影响土坡稳定的主要因素——强度参数c,φ出发,建立考虑数值变化的定值模型、建立考虑变异性及互相关性的随机变量模型和建立考虑自相关性的随机场模型,采用简化毕肖普法和Rosenbleuth法,着重研究强度参数c,φ对土质边坡可靠度指标的影响。从研究成果中并获得了一些可供工程设计借鉴的有益结论：c对土坡稳定影响较小,但φ在边坡稳定的计算中是最敏感的因子,其数值和变异性对安全系数和可靠度指标计算结果影响很大,在作计算时要求所提供φ的数据应更为精确;在实际工程计算中未考虑强度参数c,φ的互相关性和自相关性得到的可靠度指标较实际工程中的要小,是偏安全的,可作安全储备。     

滑移线积分变换在土坡稳定性中的应用

根据边坡变形潜在滑体势能变换的特点,用 Bishop 法、耗散能法和有限单元法分别对双层和 3 层土质边坡进行了稳定性分析。首先通过对边坡滑移线积分公式的转化和推导,建立了以势能耗散能量表示的改进极限平衡法求解安全系数的计算式。结合平面应变两类型边坡算例分析,并利用 VC ＋＋程序语言编制简易的安全系数和滑移线方程的求解程序,对双层和 3 层土质边坡稳定性进行计算分析。计算结果显示：耗散能法得到的潜在滑移线解析式满足指数方程,且在层面附近间断; Bishop 法得到的潜在滑移线经过坡脚,其解析式满足圆方程;耗散能法所得安全系数介于 Bishop 法和有限元法之间,为研究边坡稳定性和工程加固的合理范围提供了借鉴,这对极限平衡法求解边坡稳定性也是一种有益的补充。     

基于改进主成分分析法的岩质边坡稳定性评价模型

边坡稳定性分析是一个涉及多因素、多层次的高度非线性系统。针对影响边坡稳定性因素的复杂性和不确定性等问题,通过正交试验法和改进PCA法相结合,在保留边坡原始数据的基础上对传统PCA法在数据标准化和处理指标因素在变异程度上的局限性进行改进,得出相应的边坡稳定性综合评价模型,然后通过蒙特卡罗法对边坡稳定性进行评价。研究结果表明,改进PCA法相对于传统的PCA法具有显着的降维作用,主要表现为第一主成分方差贡献率得到明显提高,能够更为合理的保存原始数据的信息,提取主成分个数更少,为后续计算综合评价模型减少了工作量;通过边坡稳定性综合评价模型不仅能够计算出边坡在不同水平因素组合下的安全系数,在水晶球软件的帮助下还可以快速对其进行可靠度分析,具有一定的工程实用价值。     

非稳定渗流下的三维边坡稳定分析

在边坡稳定分析中,通常采用二维条分法,但实际上滑坡体常常具有三维特性,因此相应地产生并发展了边坡稳定的三维条柱法。然而,在进行三维稳定分析时通常较少考虑边界水位变化时产生非稳定渗流时的边坡稳定性。以某一工程为例,基于三维简化Bishop法思想,并考虑边界水位变化时的非稳定渗流场,给出了相应的安全系数公式,进行边坡稳定性评价,结果表明,在边界水位变化时,水位下降初始阶段的安全系数值最低,且三维分析方法得到的安全系数较二维分析法有所提高,能更客观地对边坡稳定进行评价。     

基于LHS抽样RSM数据表的边坡可靠度研究

为有效求解边坡可靠度,采用拉丁超立方(LHS)抽样提出了基于响应面法(RSM)数据表的边坡可靠度计算模型。考虑影响边坡稳定性的主要强度参数c,φ的不确定性,采用LHS抽样构建RSM随机样本点,借助岩土工程极限平衡的Slide程序获取样本响应值;通过将数据表法与RSM结合求解边坡可靠指标及失效概率。以Monte Carlo法计算结果作为可靠性分析的基准解,并与基本2层土坡模型和托巴110 kV施工变电站边坡计算结果进行对比分析,结果表明此方法不仅精度满足要求,且计算量较小、效率高,对实际工程边坡可靠度分析具有一定指导意义。     

水工岩质边坡力学参数概率分布研究及可靠度分析

针对水工岩质边坡,本文采用曲线拟合方法得到了不同岩石各力学参数概率密度方程。根据岩石力学参数,采用ABAQUS对边坡进行强度折减,同时对岩石抗剪强度参数进行正交实验,得到了边坡安全系数概率分布情况,结合结构可靠度理论分析了边坡的可靠度并最终确定了边坡的安全系数。结果表明该分析方法可行,可为类似工程提供参考。     

可靠性分析在边坡稳定性中的应用

本文以一个简单的均质边坡作为计算模型,使用蒙特卡洛法,以粘聚力、摩擦角、岩体密度和潜水面为随机变量,以简化的Bishop法为边坡稳定计算方法,采用SLIDE软件计算了考虑随机变量的可靠性分析在边坡稳定性中的应用.从计算结果可以看出,常规的确定性计算结果对人们往往产生一定的误导,即使满足规范中安全系数要求的边坡工程,它依...     

降雨入渗下的路堑边坡动态渗流稳定性分析

以深圳盐田区某边坡工程为研究对象,采用极限平衡法,利用Geo-Studio软件进行数值模拟,研究降雨强度、降雨时间对边坡渗流场的影响,同时引入可靠度理论,通过SLOPE/W中的蒙特卡洛随机抽样法对边坡进行可靠性分析,得到不同降雨时刻的边坡平均安全系数以及可靠度指标和失效概率。结果表明,孔隙水压力和体积含水率在降雨初期变化显著,后期随着降雨的持续,变化幅度逐渐减小;相同降雨时长,随着降雨强度的增加,孔隙水压力值变化范围增大;在持续大暴雨条件下,两级边坡中间平台在降雨第5天的入渗深度约为5.5 m,边坡安全系数减小为1.137,失效概率达到9.8%。对边坡进行锚杆支护后,有效提高了边坡的安全系数,加固效果显著。     

考虑含水率变化对黄土结构强度影响的边坡稳定性分析

实际工程中广泛应用简化Bishop法计算黄土边坡稳定性,但忽视黄土结构强度对土体稳定性的影响,因此无法真实反映土体的稳定特性。因此通过虑黄土结构强度的非饱和土抗剪强度公式和简化Bishop法,计算得出安全系数与坡高、坡角及含水率之间的函数关系。结果表明:含水率变化对安全系数影响显著,且明显强于地震荷载作用;随着含水率增加,安全系数变化速率均表现为逐渐减小,即降雨作用将对初始含水率偏小的土坡稳定性影响更为显著。更多还原     

边坡稳定及加固分析的FLAC强度折减法

在简要介绍显示拉格朗日差分法的基础上,通过逐渐折减土体的抗剪强度,模拟土质边坡达到屈服极限后的变形破坏行为。与简化Bishop法及Morgenstern-Price法相比较,表明此方法应用于边坡稳定分析问题是可行的。同时对影响安全系数的岩土参数进行了敏感性分析。     

水电站进水口边坡滑坡体地质的稳定性敏感度分析

隧洞的进水口段一般位于受地表水高度侵蚀的坡面上,通常埋深较浅,隧洞入口结构上承载岩石拱难以形成,因此很难得到其稳定性保证。本文结合已建的复杂边坡工程实例,对于用有限元法与极限平衡法研究工程边坡实例的精确性进行对比分析,研究计算方法及土体的强度参数对土坡稳定安全系数的影响。结果表明,Bishop法得出的稳定安全系数居中,Janbu法得出的稳定安全系数最大。     

洪石岩水电站厂房后边坡稳定性分析

洪石岩水电站是牛栏江水电规划的第六级电站,其厂房边坡地质条件复杂。厂房开挖边坡的下部有一条小断层通过,断层面以上边坡岩体破碎。通过调压井及引水道的开挖,可以确定边坡潜在滑面的形式。稳定分析采用边坡工程中常用的Bishop法和不平衡推力法。滑面力学参数通过反演算法确定,即根据边坡所处的发育阶段及相应的稳定程度,用开挖后的边坡进行反算。根据现场调查所得滑面粘聚力、岩石容重及规范规定的边坡安全系数,可以反算断层结构面的内摩擦角。通过计算,其结果低于规范规定值,因此,采用该结果进行边坡加固设计是偏安全的。     

小浪底土石坝坝坡稳定性的概率分析

大坝设计的主要工作之一是对其在多种运行和环境情况下的稳定性进行分析。这种分析传统上常用确定性方法。但是,有些变量如土料的强度参数、孔隙压力及其它一些有关参数的取值包含着不确定性,而这种不确定性在传统的确定性方法中不能得到处理。因此,迫切希望能利用基于解析/数值方法的概率方法来进行大坝稳定分析,以考虑这些不确定性。利用Rosenblueth法对小浪底土石坝坝坡的可靠度指标进行了分析评估。为判断小浪底土石坝的主滑面,采用了2种不同的准则(即最小安全系数指标和最小可靠度指标)。文中也指出最小安全系数滑面不一定就是主滑面,但最小安全系数滑面可以作为最小可靠度指标主滑面搜索的近似初始滑面。     

南水北调中线穿黄工程黄土高边坡稳定性分析

为对南水北调中线穿黄工程南岸连接渠的边坡稳定性进行验证,采用常规极限平衡法、非饱和土理论和可靠度理论,选择南岸渠道3+500、4+500两个典型剖面进行了稳定计算、分析.瑞典圆弧法和简化毕肖普法计算结果表明:在施工、运行、地震、水位骤降等工况下,边坡稳定安全系数满足规范要求.可靠度计算结果表明:边坡可靠度为99.670%～99.997%,可靠性较高.     

基于Morgenstern-Price法的二元结构滑坡反演分析

边坡稳定问题在水利水电工程勘察设计过程中比较突出,其对工程安全稳定有较大影响。研究区第一次边坡治理时采用简化毕肖普法进行稳定计算,参数为现场取样室内试验获得,实施后抗滑桩仍有较大变形。分析认为计算模型选择不当,且饱和状态下的岩土体力学参数选取偏大,导致计算结果失真。第二次治理时重新建立力学模型,基于Morgenstern-Price法极限平衡理论,采用河海大学开发的Autobank软件对研究区边坡稳定性进行敏感性分析,研究黏聚力c和内摩擦角φ对安全系数的影响,利用敏感性变化关系,反演岩土体力学参数,为二次滑坡治理提供依据。治理后监测结果显示,第二次边坡治理措施安全可行,说明反演得出的物理力学参数可靠。此反演分析法对类似二元结构边坡工程稳定计算具有借鉴意义。