正态分布下边坡稳定性二元指标体系研究

安全系数是边坡稳定性评价中的常用方法,在长期的工程实践中积累了丰富的经验,其最大的缺点是不能考虑边坡岩土体中实际存在的不确定性。可靠性理论可有效地考虑边坡系统内实际存在的不确定性和相关性,但是缺乏丰富的工程实践经验,因此,将工程实践经验丰富的安全系数与先进的可靠性理论相结合,建立安全系数与可靠性相耦合的二元评价体系具有重要的理论意义和应用价值。取影响参数的平均值,计算得到最大可能安全系数(中值安全系数)。设安全系数服从正态分布,取系列的最大可能安全系数和变异系数,计算得到边坡在不同最大可能安全系数和变异系数下的破坏概率Pf。将最大可能安全系数与边坡可靠性相乘,对最大可能安全系数进行折减,得到边坡可靠的安全系数。从折减后安全系数的极限状态中,计算出不同最大可能安全系数的临界变异系数和临界破坏概率。根据不同的最大可能安全系数及它的临界破坏概率,绘制出边坡稳定性分区图。选择典型的安全系数及相对应的可靠性,建立传统安全系数与可靠性耦合的边坡稳定性二元指标体系,由安全系数和可靠性共同度量边坡系统的稳定性。提供了小样本条件下,利用矩估计原理计算参数方差的方法,研究实例表明,边坡稳定性判别的二元指标体系是可行的。     

反倾岩质边坡多级破坏边界折断深度计算模型

目前对边坡多级破坏折断深度及演化过程的研究相对较少，针对这类问题，在已有破坏边界模型的基础上采用悬臂梁极限平衡理论，对边坡多级破坏边界折断深度进行理论推导，建立多级破坏边界折断深度的计算模型，并通过大型离心模拟试验及工程实例对模型的可靠性和适用性进行验证。结果表明：离心模拟试验展现的多级破坏边界演化过程与提出的岩质边坡破坏边界一致，经计算二级破坏边界的折断深度为215.35 mm，三级破坏边界的折断深度为87.39 mm，模型计算结果与离心机试验结果相吻合，验证了所建立模型的可靠性；利用计算模型对云南省澜沧江左岸一处反倾岩质边坡多级折断深度进行计算，其二级破坏边界折断深度为8.06 m，三级破坏边界折断深度为2.34 m，经现场测量其二级、三级破坏边界折断深度分别为6～10 m和0.5～2 m，计算结果与边坡实际相符。研究成果对反倾层状岩质边坡稳定性及破坏机制的分析具有理论指导意义。     

某矿山开挖边坡的稳定性分析

某矿山企业浮选厂边缘经挖山平整形成一高边坡,在初期加固治理后,因多种因素作用又重新发生失稳破坏,有加速变形破坏可能,给矿山安全生产带来威胁。在稳定性分析基础上,研究了地层分布特征、降雨等对边坡的影响,揭示出边坡的滑移破坏机理;在此基础上对提出的边坡整治方案进行验算,为边坡的治理提供了有力依据。     

甘肃环县黄土边坡破坏类型及机理研究

在野外调查、室内试验的基础上,对甘肃环县黄土边坡的变形破坏类型及机理进行了研究。研究表明,该区黄土边坡破坏主要分为坡面冲刷、边坡上部滑塌和坡脚冻融破坏三种,并对三种类型的破坏机理进行了深入分析,最后得出黄土含水率低、结构稳定性差、其自身的渗透性和湿陷性为边坡破坏提供了前提条件,而多种不良地质现象的发育破坏了边坡的完整性,成为水流冲蚀的优势通道,影响了边坡的稳定性。     

长沙冰雪世界高陡边坡工程地质特征及其稳定性评价

长沙冰雪世界的前身是开采50多年的水泥厂废弃矿坑,形似椭圆,深愈100 m,高陡岩质边坡的稳定性评价问题是工程建设的重点.文章通过地质调查、工程物探、钻探、岩矿鉴定、数字摄影编录技术、现场直剪试验及稳定性计算等技术方法,对边坡工程地质特征、岩体结构类型及工程岩体质量进行了研究,对边坡变形破坏模式、破坏类型、控制因素及成因进行了探讨,对高陡边坡的稳定性进行了分析和模拟计算.结果表明:岩层倾角平缓,对边坡稳定影响不大,整体基本稳定.边坡局部岩体质量差,稳定性差,可能出现局部失稳破坏,并提出了针对性措施建议,为工程建设提供了工程地质依据.     

滑坡发生地周围类似滑坡再发分析及灾害评价

在具有相同和类似工程地质条件的山丘地区，其边坡破坏形式及滑坡灾害往往表现为相同和相近的特征，因此在分析大范围山丘区域内的滑坡灾害时，对既往滑坡破坏及灾害的研究可用于邻近区域滑坡灾害再发可能性分析。在调查和分析了发生于日本熊本地区的一边坡破坏及其灾害的机理后，采用边坡三维稳定性分析推求了适应邻近区域边坡稳定性分析的物理力学参数；同时将邻近的研究区域划分为边坡单元，对各边坡单元采用Monte Carlo模拟方法并基于边坡稳定性分析的极限平衡模型搜索了最不利的三维滑体；对照既往滑坡破坏及灾害的影响范围，对整个区域内的可能不稳定滑体的可能影响溪流及影响范围进行了分析，同时在与该地区的道路建筑物等地理信息系统数据集进行叠加后得出了今后可能受灾的民宅及路段。     

基于Monte-Carlo法的某弃土场可靠性分析

借助边坡稳定性分析软件Slide5.0,对弃土场进行可靠性分析,根据滑坡体的实际情况,得出边坡的可靠指标与破坏概率,并比较Monte-Carlo模拟法和极限平衡法在边坡稳定性计算中的差别,为边坡工程支护加固提供可靠参数。     

某降雨型滑坡稳定性分析及治理措施研究

降雨是诱发边坡失稳破坏的主要因素之一。基于Midas GTS NX数值模拟平台,以衡阳地区某典型降雨型滑坡为例,对该段边坡在天然工况、降雨工况和滑坡治理后的稳定性进行分析研究。研究表明：该滑坡区在天然状态下基本处于稳定状态,降雨作用后边坡处于欠稳定或不稳定状态,降雨是造成该边坡失稳破坏的主要原因。对滑坡采取抗滑桩等治理措施,并加强坡面防水,治理后的边坡在降雨作用下仍具有较高的安全系数,验证了治理措施的可靠性。抗滑桩工程能够有效控制滑坡整体变形,提高边坡稳定性,可为类似的滑坡治理工程的设计提供参考。     

遗传算法在边坡工程中的应用

以边坡为主要的研究对象,对边坡稳定性和遗传算法的原理进行了阐述,并建立其模型,运用Visual C语言开发了基于遗传算法的边坡优化程序,并运用程序对两种边坡破坏类型（圆弧破坏和楔形破坏）进行工程实例分析,应用遗传算法对建立边坡模型的惟一性进行了初步的探讨。     

开挖边坡变形破坏过程与稳定性分析

随边坡工程大型机械开挖以来,边坡开挖施工过程中常常出现一坡到底的开挖现场,同时开挖边坡一般都要放置一定的时间才能进行防护,有时受某种因素影响,开挖边坡可能放置相当长一段时间才能进行防护,结果造成工程中大量临时边坡失稳。应用数值计算分析了开挖边坡变形破坏过程及对稳定性的影响,同对超高边坡支护提出了建议,研究结果对工程实践有一定的参考作用。     

不完备概率信息条件下边坡可靠度分析方法

不完备概率信息条件下边坡可靠度估计是一个富有挑战性的问题。基于Copula函数提出了不完备概率信息条件下边坡可靠度分析方法。首先,简要介绍了基于Copula函数的岩土体抗剪强度参数联合概率分布函数构造方法。其次,定义了边坡稳定分析的名义安全系数,提出了边坡失效概率波动范围分析方法。最后以无限边坡稳定可靠度问题为例证明了所提方法的有效性。结果表明：不完备概率信息条件下边坡失效概率是不唯一的。抗剪强度参数间Copula函数类型对边坡失效概率具有明显的影响,这种影响直接导致了不完备概率信息条件下边坡失效概率的波动范围较大。边坡失效概率波动范围随名义安全系数的增大或失效概率的减小而增大。所提3种方法能够有效地缩小边坡失效概率的波动范围,提高了边坡失效概率的估计精度,从而为不完备概率信息条件下边坡可靠度分析提供了一条有效的途径。     

考虑地层变异性和土体参数变异性的边坡可靠度分析

现有边坡可靠度分析大多数只考虑土体参数的固有变异性,而忽略了地层变异性的影响。为此,提出了同时考虑地层变异性和土体参数固有变异性的边坡可靠度分析方法,利用耦合马尔可夫链模拟地层分布,采用基于乔列斯基分解的中点法离散土体参数随机场,采用有限元强度折减法计算边坡安全系数,通过蒙特卡洛法模拟进行边坡可靠度分析。利用澳大利亚珀斯市钻孔资料,以边坡可靠度问题为例阐明了同时考虑地层变异性和土体参数固有变异性的重要性,研究了钻孔布置方案对边坡可靠度的影响规律,结果表明:提出的方法能够有效地反映地层变异性和土体参数固有变异性对边坡可靠度的影响。当钻孔数目较少时,模拟的边坡土体类型分布与真实边坡土体类型分布相差较大,此时忽略地层变异性将导致边坡可靠度不精确的估计结果。钻孔布置方案对边坡失效概率和安全系数有明显的影响,钻孔应尽可能多的布置在边坡关键影响区域。边坡失效概率和安全系数统计量与钻孔数目并不呈单调关系,但是随着钻孔数目的增加,边坡失效概率和安全系数统计量逐渐收敛至"精确解"。     

伊敏河露天煤矿一露天区边坡稳定性分析及优化设计

基于伊敏河煤矿一露天区二期扩帮工程设计的需要,在对地质资料和岩石物理力学试验成果统计分析的基础上,首先研究了边坡可能的破坏模式和计算参数的选取;然后,计算了临界坡角以确定边坡的可行性坡角和相应的可靠度;进而采用极限平衡法和平面有限元法,进行了边坡的稳定性分析。分析中考虑了地下水和地震荷载对边坡稳定性的影响。在边坡稳定性综合评价的基础上,给出了该工程的建议坡角及工程措施和建议。该建议坡角已被工程设计单位所采用。     

基于Copula函数的抗剪强度参数间相关性模拟及边坡可靠度分析

为了研究表征抗剪强度参数间相关性的Copula函数对边坡可靠度的影响规律,简要介绍了Copula函数的基本定义,收集了水利水电工程中4组岩基抗剪强度参数试验数据,采用AIC准则识别出表征抗剪强度参数间相关结构最优的Copula函数。提出了无限边坡失效概率计算的直接积分方法,以无限边坡可靠度问题为例系统地研究了Copula函数的类型对边坡可靠度的影响规律。结果表明：表征抗剪强度参数间相关性的Copula函数类型对边坡可靠度具有重要的影响,不同Copula函数计算的边坡失效概率具有明显的差别,这种差别随边坡安全系数的增加（或失效概率的减小）而增加、随抗剪强度参数间负相关性的增强而增大、随变异系数的减小而增大。常用的Gaussian Copula函数并不是表征抗剪强度参数间相关结构最优的Copula函数,Gaussian Copula函数构造抗剪强度参数的联合概率分布函数将会明显低估边坡的失效概率,不能为了计算简便而盲目采用Gaussian Copula函数表征抗剪强度参数间相关性。     

An analytical method for quantifying the correlation among slope failure modes in spatially variable soils

An efficient analytical method for quantifying the correlation between performance functions of different slope failure modes in spatially variable soils is proposed, and its performance in slope system reliability analysis is investigated. First, a new correlation coefficient (NCC) is proposed to evaluate the correlation among slope failure modes considering spatial variability. For comparison and verification, the simulation-based correlation coefficient (SCC) is also presented. Second, appying these two types of correlation coefficients, the effects of soil spatial variability on the representative slip surfaces (RSSs) and the system probability of slope failure are investigated using different system reliability methods, including a probabilistic network evaluation technique, a risk aggregation approach, and a bimodal bounds method. A single-layered cohesive slope is investigated to illustrate the validity of the proposed NCC. The results indicate that the proposed NCC can efficiently and accurately quantify the correlation among slope failure modes considering soil spatial variability. The number of RSSs indicated by the NCC is in good agreement with the number obtained using the SCC. The system failure probabilities of slope stability obtained with the SCC and the NCC using a risk aggregation approach are generally comparable. Also, the system reliability bounds of slope stability obtained using the NCC are relatively close together and comparable to those obtained using the SCC. Thus, the NCC shows good performance when evaluating the correlation among slope failure modes, and was effectively applied to analyze a single-layered cohesive slope considering soil spatial variability.     

某煤矿输电线路防雷改造研究

煤矿用电负荷属于一类负荷,对供电的要求性比较高.由于山西阳泉煤矿集团的35 kV线路多处于山地,受地形的影响,雷电活动较为频繁,线路雷击跳闸率较高,严重影响矿区供电的可靠性.从现有防雷措施不当和线路绝缘配置不合理等方面对该煤矿集团雷害事故较为频繁的原因进行了分析.提出了拆除消雷器、两回线路采用不平衡绝缘和加装线路避雷器...     

强降雨条件下考虑饱和渗透系数变异性的基岩型层状边坡可靠度分析

边坡土体因其自身的不均匀性及试验监测的不准确性,饱和渗透系数表现出一定的变异性。为探索强降雨条件下基岩型层状边坡的稳定性及失稳破坏概率,以笔者前期对基岩型层状边坡降雨入渗及其稳定性模型的研究为基础,结合Monte Carlo法,建立了考虑饱和渗透系数变异性的基岩型层状边坡稳定性可靠度计算模型,并基于MATLAB将这一计算过程程序化。最后,利用建立的基岩型层状边坡可靠度计算模型,得到了张家湾滑坡在不同饱和渗透系数变异系数及降雨强度下的失稳破坏概率,分析了饱和渗透系数变异系数及降雨强度对滑坡失稳破坏概率及安全系数均值的影响。计算结果表明在一定降雨条件下,当失稳破坏概率小于50%时,变异系数越大、滑坡发生失稳破坏的概率越大;当失稳破坏概率大于50%时,变异系数越小、滑坡发生失稳破坏的概率越大。     

广州科学城岩质边坡稳定性可靠度分析

边坡稳定性问题是边坡工程最关键的问题,如何研究其稳定性也是岩土工程的重点研究课题。把Monte Carlo法引入边坡稳定性分析和评价中,借助传统的极限平衡理论,建立边坡稳定性分析的极限状态函数。运算过程中采用伪随机数的方法生成服从正态分布的抗剪强度参数随机变量,进而求出边坡安全系数、安全系数的可靠度指标和失效概率。与传统的极限平衡方法相比,可靠性分析可以直观地反映边坡稳定的可靠程度及其失效概率,能为边坡工程支护设计提供更为可靠的参数,同时也能为生产提供指导作用。因此,可靠度分析方法是边坡稳定性评价的有效方法,具有广泛的应用前景。     

考虑多失效模式相关的岩质边坡体系可靠度分析

 岩质边坡稳定的可靠度分析中包含多个相关的失效模式,传统的岩质边坡体系可靠度分析方法不能有效地考虑多失效模式相关的体系可靠度问题。为此,提出考虑多失效模式相关的岩质边坡平面滑动的体系可靠度分析方法。建立考虑多失效模式相关的岩质边坡平面滑动体系可靠度分析的概率故障树模型。采用b分布描述岩质边坡稳定分析中张裂缝的位置、岩体的黏聚力和内摩擦角。张裂缝中充水深度用截尾指数分布来描述。采用自适应重要抽样方法计算岩质边坡平面滑动的体系可靠度,并进行随机变量分布参数的敏感性分析。算例结果表明,概率故障树模型能够有效地分析岩质边坡多失效模式相关的体系可靠度问题,如果不考虑失效模式间的相关性对边坡体系可靠度的影响,岩质边坡的体系可靠度将会被低估。岩质边坡2个块体之间不发生相互作用的可能性明显地比2个块体之间发生相互作用的可能性要高。建议在进行岩质边坡体系可靠度分析时将张裂缝中充水深度系数取为区间[0.0,1.0]内的截尾指数分布。此外,变量的均值敏感性因子和标准差敏感性因子都表明,张裂缝中充水深度和张裂缝位置对边坡的体系可靠度影响最大,因此设置良好的边坡排水系统以及进行详细的地质勘测工作是提高边坡稳定性的有效措施。变量的均值和标准差敏感性因子之间是高度相关的,它们都可以用来识别最敏感的随机变量。