边坡稳定性影响因素敏感性人工神经网络分析

传统的边坡稳定性影响因素敏感性分析基本上都是基于各参数变化的大量试算分析，这样不仅计算量大，而且数据准各工作复杂。基于人工神经网络的非线性映射功能，用RBF神经网络模型进行边坡稳定性影响因素敏感性分析，把正交表试验设计理论、效用函数理论与神经网络结合起来进行边坡影响因素敏感性分析，给出了敏感性分析的具体算法并以圆弧破坏边坡为例进行了分析，并将分析结果与用传统理论分析所得结果进行比较，结果显示，用人工神经网络方法进行边坡稳定性影响因素敏感性分析不仅可靠，而且方便简单。     

边坡稳定性影响因素敏感性的通径系数分析

为客观评价边坡中各影响因素对边坡稳定性的相对贡献,首次运用通径系数法对边坡中各影响因素与安全系数的关系进行了探讨。分析结果表明：主要的影响因素为粘聚力、坡角、内摩擦角,在所考虑的因素中,除了对安全系数Fs值有直接影响外,还存在不同程度的间接影响。在勘察、设计工作中,必须确保粘聚力、坡角、内摩擦角的准确性,放坡、截排水等措施是治理边坡的首选方案。     

物质点法在边坡稳定性评价中的应用研究

 边坡的稳定性评价应当不仅仅局限于边坡的初始失稳破坏评价,也应该包括边坡发生破坏后坡体形态的发展以及最终的平衡状态评价,因为它对于描述滑坡造成的危害更为直观。鉴于此,结合物质点方法开发过程中的一些最新进展进行简要介绍,包括隐式物质点方法、随机物质点方法以及考虑流–固全耦合的物质点方法,同时对其在不同工况下的边坡稳定性评价进行了应用与探讨,揭露了边坡相应工况下不同的破坏机制和模式,包括降雨引起的浅层破坏、斜长边坡的平动破坏以及黏土体常见的向上渐进式转动破坏等。研究结果表明,该方法可以稳定、高效地评价边坡的初始破坏以及诱发的众多次生破坏,直观深入地描述边坡的破坏机制以及评估破坏带来的风险。     

边坡稳定性影响因素敏感性分析的两种分析方法比较

将正交设计、全微分两种方法应用于边坡稳定性分析当中,分别对边坡稳定计算的相关因素进行了多因素敏感性分析。结果表明,两种方法的有效性基本一致,同时也得出了有益于边坡设计、加固的结论。     

一种改进的三维边坡稳定性分析方法

在现有的边坡稳定性三维极限平衡法分析的基础上,提出了一种改进方法,该方法考虑了条间作用力和底滑面剪切力方向对边坡稳定性的影响,在假定条柱分界面也处于极限平衡状态的条件下,通过每一条柱三个方向的静力平衡条件,推导出边坡稳定系数的计算公式。通过模型计算反映出边坡按二维和三维问题分析时的边界条件,并进一步证实了潘家铮先生提出的极大和极小原理。     

基于正交理论的某边坡稳定性影响因素敏感性分析

传统的计算边坡稳定性影响因素敏感性的分析方法只考虑一个因素的变化,而忽略了因素间的相互作用,由此引入正交试验设计理论。结合天津某边坡,按正交表要求,随机选取各因素在可变化区间内的几个水平等级值,计算各因素在各水平等级值下边坡的稳定系数。通过对所得的结果进行极差分析和变化率计算,表明边坡稳定性影响因素敏感性由大到小分别为:内聚力、地震力、坡高、坡比、内摩擦角、重度和坡顶荷载,验证了正交理论的有效性。     

边坡稳定的非线性有限元可靠度分析方法研究

在分析和评价现有的边坡稳定性分析方法的基础上,综合岩土力学、弹塑性力学、非线性有限元方法、概率论与数理统计、可靠度数学及计算机科学等多学科知识,研究了边坡稳定非线性有限元可靠度分析的有关方法,推导了相关公式,并编制了相应的计算程序,进行了均质土坡及非均质土坡的可靠度分析.主要研究成果与结论如下:(1) 提出基于强度折减的边坡稳定有限元可靠度分析方法.此方法无需对各有限单元求单元的可靠指标,能一次性得出边坡的整体可靠指标;不需对定值法有限元分析程序作修改,无论是线性有限元问题还是非线性有限元问题都适用,因而方便易用、适用性广.(2) 基于增量初应力法及偏微分技术,研究了基于滑面应力分析的非线性有限元可靠度分析方法中边坡整体可靠指标及其对应滑面位置的求解方法,探讨了有限元分析中功能函数形式对计算结果的影响.在这种方法中,功能函数的形式对滑面可靠指标的影响很大,计算中应采用考虑滑面方向的函数形式作为功能函数,它能更好地反映滑面方向对边坡可靠指标的影响,物理概念明确.(3) 分析比较了上述两种方法的异同点:基于强度折减的有限元可靠度分析方法编程简单,可调用现有的定值法程序,但计算速度较慢;基于滑面应力分析的有限元可靠度分析方法编程复杂,需对现有的定值法分析程序进行较大修改,但计算速度较快,并且能得到边坡整体可靠指标对应的滑面位置;两种方法本质相同.(4) 针对当前响应面法中的一些不足之处,提出了一种改进的响应面法.其主要的计算分二步:一是用验算点法求解可靠指标及验算点的位置,二是在此验算点处进行响应面的拟合,并对此响应面函数用常规的可靠度分析方法求解相应的可靠指标.该方法在计算精度及效率上比常用的基于响应面迭代的响应面法有所提高.(5) 研究边坡有限元可靠度分析中的敏感性计算方法,推导基本变量相关时在原始空间中求解可靠指标对参数敏感性的计算公式,提出进行参数的相对敏感性分析方法及公式.基本变量相关时在原始空间中求解可靠指标对参数敏感性的优点是无需求解转换矩阵,计算更加简单直接;对参数进行相对敏感性分析能剔除变量的单位对计算结果的干扰,敏感性分析的结果更具有可比性.(6) 研究结果既考虑边坡的弹塑性材料非线性又考虑其大变形几何非线性:在小变形情况下,弹性模量对边坡的安全系数及可靠指标影响很小,在边坡稳定性分析时可以忽略其影响.但是当考虑土体中发生的大变形现象时,弹性模量对边坡安全系数及可靠指标影响很大,不能忽略不计.(7) 为提高非线性有限元程序的收敛性,基于常规有限元计算中的Aitken加速收敛算法,研究了基于增量切线刚度法的随机有限元分析中相应的加速收敛方法,推导了其计算公式.与不采用加速收敛算法的随机有限元相比较,此方法明显提高了有限元计算的收敛速度,提高了计算效率.(8) 研究了有限步长迭代法在边坡稳定有限元可靠度分析中的应用,分析了初始步长及步长控制系数对一阶可靠度分析中可靠指标迭代过程的影响,这种方法克服了常规验算点法中可能出现的可靠指标迭代不收敛的问题.     

基于有限差分方法的边坡可靠度分析方法

采用水平分层法在EXCEL中利用rand函数生成一系列的样本值,将每个样本值对应的强度参数输入有限差分程序中计算边坡的安全系数,统计安全系数小于1的样本数目与总体样本数目的比值,该比值即为边坡的失效概率,并通过算例分析验证了该方法的有效性。     

岩质边坡稳定性计算及敏感性分析

以国外某水电站右坝肩的高边坡为研究对象,运用Rocscience软件中的Swedge模块对岩质边坡稳定性进行了计算并对边坡稳定敏感性作了分析,得出了岩块厚度和粘聚力变化对于安全系数敏感性的影响规律。     

一种新的边坡稳定性预测方法的尝试

针对模糊理论和神经网络各自在边坡稳定性评价中存在的不足,提出了基于自适应神经元模糊推理系统的边坡稳定性评价方法,运用MATLAB建立了圆弧滑动边坡稳定性分析的ANFIS预测模型。结果表明,该模型预测的结果与实际边坡稳定性系数（工程设计值）十分接近。     

边坡稳定分析的三维Spencer法

将边坡稳定分析中的二维Spencer法拓展到了三维。该方法对所有条块满足力的平衡以及整体力矩平衡,克服了其他方法中只适用对称问题的缺点,不需已知滑动方向,还可根据滑面的几何特征,进一步得到各条块局部的稳定性系数及其潜在的滑动方向。此外,给出了该方法的实现步骤,其算法的收敛性也较好。最后以不对称问题为算例,并与其他文献中的结果进行比较,验证了该方法的可行性和有效性。     

边坡非圆弧潜在滑动面全局优化的新方法

最危险潜在滑动面搜索是边坡稳定性分析中的一项关键工作,最危险滑动面的准确确定对边坡稳定性评价、设计、施工等均具有重要意义,随着计算机技术的发展,各种最优化方法在最危险滑动面搜索中得到广泛应用。Leapfrog算法是一种优秀的全局优化方法,该方法模拟分子在空间中运动的物理现象,以分子势能表示目标函数,通过一定策略追踪分子的运动轨迹,获得问题解。极限平衡分析是工程界普遍接受的稳定性分析方法,以安全系数(滑动面的函数)为目标函数,将Leapfrog算法与Spencer法结合,提出确定任意形状滑动面的新方法,并通过2个经典算例说明该方法的可行性。     

一种基于Morgenstern-Price法假定的三维边坡稳定性分析法

 通过侧向剪力系数和侧向剪力分布函数对条间力进行假定,提出所有条柱满足3个力的平衡、滑坡体满足3个力矩平衡的三维边坡极限平衡分析法,可看作是二维Morgenstern-Price法的三维扩展。利用滑体力的平衡条件和边界条件分别得到条柱各行和各列的安全系数,再利用滑体整体力矩平衡条件确定侧向剪力系数?1,?2,?3,?4。该法考虑了所有条间剪力对安全系数的影响,采用直接迭代法求解,提高计算效率。算例分析表明,对于对称边坡,侧向剪力系数?1,?3,?4对安全系数影响不大;对于非对称边坡,?4对安全系数影响也不大,且获得的安全系数均与已有文献结果接近。非对称复合滑动面算例还表明,简化方法给出的安全系数不一定偏于安全。     

基于Morgenstern-Price法边坡三维稳定性分析

 工程中边坡滑裂面通常都是三维空间上的一个曲面,采用传统的二维稳定性分析方法对其进行分析与实际不符。Morgenstern-Price极限平衡条分法(M-P法)是最严密的边坡二维稳定性分析方法,将其拓展并引入边坡三维稳定性分析中。通过类似于M-P法的条间力假定,建立一种新的边坡三维稳定性分析方法—基于M-P法边坡三维极限平衡分析法。给出2个验证算例,与现有几种方法对比计算结果表明：该法不仅计算结果更可靠,而且力学模型更为严谨,计算公式简便且易于编程,可在边坡工程设计及滑坡治理中推广应用。     

基于滑动面搜索新方法对地震作用下边坡稳定性拟静力分析

 采用一种适于任意曲线滑动面的新方法,对地震作用下边坡的稳定性进行拟静力分析。首先,通过算例对比分析验证新方法的可行性。然后,分别在地震竖直和水平加速度系数kv,kH变化时对边坡稳定性进行研究,在kH,kH与kv共同作用下对分层土坡的局部和整体稳定性进行探索,在土层参数变化时对边坡地震稳定性的影响进行分析,从而可得：(1) kH存在一个特殊值使kv的变化对边坡的稳定性影响很小;(2) 当kH和kv的增大引起临界滑动面范围增大时,会导致边坡由局部稳定性变为整体稳定性,当kH和kv的增大引起滑动面下滑点上移时,会导致边坡由整体稳定性变为局部稳定性;(3) 黏聚力 c的变化对滑动面范围影响较大,其对安全系数的影响与地震强度有关;(4) 不同土层参数时,kH对边坡稳定性的影响较kv大。     

边坡稳定性分析的三维极限平衡法及应用

将二维Janbu条分法进行拓展，给出了一种三维极限平衡边坡稳定性分析方法。该方法对所有条块满足力与力矩平衡关系，可适用于任何形状的滑面，包括地质分层和水压力等复杂条件。该方法发展了传统条分法中只给出坡体总体稳定性系数的作法，根据滑面的几何特征，进一步分析了各条块独立的稳定性系数及各条块的潜在滑动方向。另外，该方法承袭了用二维Janbu法分析的优缺点。最后对一个实际滑坡进行了稳定性分析。     

基于定值分析方法用FORM算法分析土坡稳定的可靠性

选用Bishop法分析土坡的稳定性 ,求得安全系数FS,以此建立极限状态方程 ,将影响边坡稳定的主要因素c、tan作为随机变量 ,采用FORM算法来求土坡的失效概率 ,进而分析其稳定可靠性。     

一个用于边坡稳定分析的通用条分法

介绍了通用条分法的基本方程。与经典公式的不同在于，它直接将条间力合力的大小和方向作为未知数，通过定义不同的条间力倾角函数，可以方便地模拟各种严格条分法，如Spencer法、Morgenstem-Price法以及基于力平衡的简化法，如不平衡推力法、陆军工程师团法、罗厄法等。方程的求解采用了Rapid Solver法，算例分析表明，通用条分法GLE具有较高的数值精度和实用价值，且方程形式简单、易于编程。     

多次模糊模式识别在黄土边坡稳定性分析中的应用

黄土边坡稳定分析中影响因素众多、而且具有不确定性的特点,通过采用多级模糊模式识别对黄土边坡稳定性的分析,并充分考虑多种因素的影响,对不同的影响因素赋予不同的权重,并应用实例进行对比分析;结果表明:可以用于黄土边坡稳定性的初步评判。     

边坡稳定分析应力水平法

基于对边坡的非线性有限元分析 ,提出了一种研究边坡稳定性和确定边坡最危险滑动面的应力水平法 ,并通过工程实例验证了该法的可行性和实用性。