边坡稳定性因素敏感性分析及可靠度研究

结合定值法和不确定方法,研究了边坡稳定性因素的敏感性及参数对可靠度的影响规律。在GeoStudio有限元应力法的基础上,提出一种新的耦合分析方法对均质边坡进行敏感性分析;根据定值法分析结果,采用蒙特卡罗法研究了不同随机变量的变异性和强度参数相关性对可靠度的影响规律。结果表明,边坡稳定性影响因素的敏感性顺序依次为:粘聚力、内摩擦角、坡高、容重和坡角。可靠度指标和失效概率随变异系数及c-φ相关系数的变化呈现规律性。假设参数变异性一定时,将敏感性较大的因素作为随机变量,计算得到的可靠度指标较小,失效概率较大。因此在可靠性分析之前进行因素的敏感性分析,再根据参数变异性及相关性对可靠指标的影响规律选取随机变量,分析结果更合理。     

基于极限分析的三维边坡可靠度研究

基于极限分析上限法提出了非相关联流动法则速度场下三维边坡的安全系数计算方法与可靠度计算模型,该方法有效地避免了在求解相关联法则速度场时,由于摩擦角过大会出现的速度场不收敛问题。基于双对数螺旋线破坏机制,考虑土体参数的空间变异性,提出的可靠度计算方法,相对于二维计算模型能够更加精确地计算边坡的失效概率。最后结合算例讨论了土体参数变异系数对三维边坡可靠度的影响。结果表明,边坡的失效概率随着土体参数c、φ值变异系数的增加而增大,其中c值变异系数对失效概率影响显著,φ值变异系数对失效概率影响相对较小。     

多层边坡稳定性可靠度及敏感性分析

结合Monte-Carlo响应面法和JC法,采用有限元强度折减法对多层边坡进行稳定性分析,构造输入参数与输出响应量之间的近似显式函数表达,提出了三维多层边坡可靠度及敏感性分析模型;通过可靠度敏感性分析,研究了多层边坡分布参数对可靠度指标的影响规律。结果表明,不同土层的随机变量分布参数对可靠度指标的影响程度存在较大差异,第1层土层的粘聚力均值及其变异性对可靠度指标影响最大。该法适用于任意分布形式的独立随机变量可靠度问题,对低失效概率边坡的稳定性分析也具有一定的精度。     

基于极限分析上限法条分形式的边坡可靠度分析

结合极限分析条分法和可靠度计算原理,分析了边坡可靠度计算方法。通过推导破坏模式中上限法的平衡方程,并结合Hasofer-Lind方法,建立了计算边坡可靠度的目标函数,并用优化算法分析了边坡可靠度。与极限平衡法进行对比分析,验证了所提方法的可行性。在上述分析的基础上,进一步研究了土体参数变异性和均值对边坡可靠度的影响,供相关研究参考。     

基于蒙特卡罗法的乌江特大桥边坡稳定性可靠度分析

在边坡工程设计中常采用稳定性系数法评价边坡稳定性,但忽略了实际工程地质条件的变异性和不确定性.以瓮马铁路乌江特大桥桥址区的右岸高陡岩质边坡为例,基于蒙特卡罗法进行了边坡稳定性可靠度分析.研究表明,右岸岸坡整体处于稳定状态,不会发生大规模失稳破坏,仅岸坡上部较陡处处于欠稳定—基本稳定状态.     

石头坪黄土高边坡稳定性的可靠度及敏感性分析

以兰州金城公园二期石头坪景区东侧典型边坡为研究对象,将边坡土体物理力学参数视为随机变量,采用蒙特卡洛随机抽样法及极限平衡法,分析了天然工况和暴雨工况条件下边坡的可靠度指标、失效概率,也分析了边坡安全系数对参数(c,φ,γ)的敏感性。结果表明:暴雨工况边坡可靠度指标明显低于天然工况,失效概率比天然工况明显增大;边坡的安全系数对土体的内摩擦角φ最敏感,粘聚力和重度γ次之,且与土体的内摩擦角φ、粘聚力c呈正相关关系,而与土体重度γ呈负相关关系。综合分析,两种工况边坡均处于稳定状态,适宜景区建设。     

基于FEM-RSM-GA的边坡可靠度计算方法研究

用随机有限元法计算实际边坡工程的可靠度和破坏概率需解决的关键问题是计算精度和运算效率。提出了基于FEM-RSM-GA的边坡工程的稳定性可靠度计算方法,以FLAC3D强度折减法(SRM)计算边坡工程的安全系数,建立响应面函数,利用遗传算法对可靠度指标和破坏概率优化求解。通过算例表明:该方法计算量小,用时少,可靠指标和破坏概率的相对误差分别为3%和6%,能满足实际边坡工程需求。     

基于可靠度理论的露天矿场岩体边坡稳定性研究

从露天矿场边坡的特点和露天矿场岩体边坡稳定性影响因素进行分析,研究基于可靠度理论的露天矿场岩体边坡稳定性。     

随机场模型下相关距离及参数变异系数对边坡稳定可靠度的影响

由于土体的不均匀性和不确定性,土性参数在空间上表现为各向异性。为了研究土性参数各向异性对边坡可靠度的影响,采用C++语言通过局部平均法对二维随机场进行离散,得到协方差矩阵;输入参数的均值与标准差,建立了边坡随机场计算模型。结合有限差分强度折减法和响应面法与Monte-Carlo法,对比分析了模型相关距离以及土体黏聚力变异系数对边坡可靠度的影响规律。结果表明:根据随机场计算模型,在相同土体黏聚力变异系数下,随模型相关距离增大,边坡失效概率变化随之增大;在随机场计算模型相关距离相同时,边坡失效概率随着土体黏聚力变异系数的增大而呈现出上升趋势;相较与水平方向,随机场计算模型中垂直方向的相关距离变化对可靠度的影响程度更为明显。     

降雨强度对第四系边坡稳定性影响机理分析

降雨是影响边坡稳定性的一个重要因素。 以巴润露天矿边坡为例,运用 Sigma / W、Seep / W、Slope / W 3 种分析模块耦合分析的方法研究不同降雨条件(1. 61、4. 17、7. 21 mm / h)下第四系边坡的稳定性,并基于正交试验法 和蒙特卡罗法分析边坡稳定性影响因素敏感性及失稳概率。 结果表明:第四系土体的体积含水率上升速度和影响深 度与降雨强度呈正相关关系;对边坡稳定性的影响程度从大到小依次为降雨强度、黏聚力、内摩擦角、重度;考虑到边 坡稳定计算的不确定性和参数的空间变异性,对边坡稳定性进行抽样计算,得到 3 种降雨工况下边坡失稳的概率分别 为 7. 75%、34. 58%、69. 70%,可见降雨强度的增强提高了边坡失稳的概率,增加了滑坡灾害的可能性。     

快速蒙特卡罗法及其在土坡可靠度分析中的应用

为了合理地进行土坡稳定可靠度分析，提出了一种快速确定土坡概率性临界滑动面（具有最小可靠度指标的滑动面）的策略，其思路为：随机生成大量可行滑动面，并分别计算这些滑动面与确定性临界滑动面之间的相关系数，给定一系列相关系数的区间，将相关系数位于某区间的滑动面分为一组，对该组滑动面应用快速蒙特卡罗法(两次抽样)计算滑动面的“伪”可靠度指标，挑选“伪”可靠度指标最小的滑动面作为该组的代表性滑动面，然后综合比较各组代表性滑动面的可靠度指标，可靠度指标最小的滑动面即为概率性临界滑动面。算例分析结果表明：快速蒙特卡罗法可以快速找到土坡概率性临界滑动面，可用于土坡可靠度分析。     

Reliability analysis of tunnel surrounding rock stability by Monte-Carlo method

Discussed advantages of improved Monte-Carlo method and feasibility about proposed approach applying in reliability analysis for tunnel surrounding rock stability. On the basis of deterministic parsing for tunnel surrounding rock, reliability computing method of surrounding rock stability was derived from improved Monte-Carlo method. The computing method considered random of related parameters, and therefore satisfies relativity among parameters. The proposed method can reasonably determine reliability of surrounding rock stability. Calculation results show that this method is a scientific method in discriminating and checking surrounding rock stability. Supported by the National Science Foundation of Shaanxi Province (2003E228)     

水泥土搅拌桩挡土墙的可靠度分析

根据软土基坑水泥土搅拌桩围护结构的定值验算方法,建立了围护结构整体稳定、抗倾覆、抗水平滑移的极限状态方程,用基于Latinhypercube抽样技术的MonteCarlo模拟方法分别对其进行了研究。     

岩体强度空间变异性与边坡可靠性研究

为分析岩体强度空间变异性对边坡可靠性的影响,引入理论变差函数的球状模型、高斯模型、指数模型来刻画岩体强度的空间变异性。利用Visual Basic编写了上述模型对应的程序并结合现场点荷载试验数据进行拟合,得到了相关的模型参数,利用蒙特卡洛随机取样方法得到了混合岩岩体的强度参数的随机分布特征,最后利用 BISHOP法进行边坡可靠性分析得到相应模型对应不同分条宽度的可靠性指标。结果表明考虑岩体强度的空间变异性会使可靠性指标计算值增大,且当分条宽度小于相关距离时可靠性指标随分条宽度增大而增大,当分条宽度大于相关距离时随分条宽度的增大可靠性指标先减小后增大。球状模型与高斯模型的可靠性指标的变化趋势与数值大小基本一致,均在指数模型之下。     

SLIDE在深基坑支护可靠性分析中的应用

基于可靠性分析理论,利用SLIDE软件,对某深基坑复合土钉支护进行了数值模拟,计算了安全系数和可靠性指标。结果表明:SLIDE是基坑可靠性分析的一种有效工具,可在考虑土层参数不确定性的条件下,得出基坑支护的可靠性指标。     

基于概率方法的土质边坡稳定性分析

以某公路路堑边坡为例,设计了强度参数最小值组合、最大值组合、平均值组合的边坡确定性方法的计算方案,用其检验了概率方法的合理性,分析了两者的异同。设计了Monte-Carlo循环次数为5000,10000,100000,1000000和5000000等5种计算工况。发现随着循环次数的增加,安全系数的分布范围逼近最小值组合及最大值组合情况下确定值方法计算的安全系数值;安全系数的平均值与平均值组合时,确定性方法计算的结果差别不大;失效概率随循环次数的增加没有稳定趋势,可靠性指数、安全系数则逐步趋稳。     

基于Janbu法的边坡稳定可靠度分析

结合任意滑动面形式的Janbu条分法和JC的可靠度分析理论,从极限条件出发推导出可靠性分析的功能函数,给出基于Janbu法的可靠性功能函数的推导过程.根据土性参数对边坡的影响,选取土的粘聚力c和内摩擦角φ(取其正切值f)作为随机变量,并对非正态分布的c进行正态化.并根据随机场理论,分析了c、f相关性对边坡稳定可靠度指标的影响.     

刚性抗滑桩随机可靠性分析

为了计算刚性抗滑桩稳定性可靠度指标及失效概率, 首先建立了抗滑桩锚固段内桩侧土体受压稳定性的功能函数, 然后引入验算点法(JC 法)对失效模式进行计算, 得出了可靠度指标和相应的失效概率。通过实例对比了JC法与安全系数法计算结果, 结果表明, 在安全系数满足要求的条件下, 失效概率仍偏高, 故在抗滑桩的设计计算中有必要引入可靠度理论。     

独木陇尾矿坝抗滑稳定的可靠度分析

在独木垅尾矿坝抗滑稳定分析和评价中引入蒙特卡洛法,考虑粘聚力、内摩擦角、密度等尾矿参数变异性和孔隙水压力不确定性的影响,求出了坝体稳定安全系数与安全系数可靠度指标,2个安全指标均表明坝体已处于临界稳定状态。然后通过随机变量敏感性分析确定了孔隙水压力是影响坝体稳定的最不利因素,从而提出了加强坝体排渗措施的整改建议。研究方法对其他尾矿坝抗滑稳定分析与评价具有借鉴意义。     

考虑土性参数不确定性的单管冻结温度场分析

针对冻结法应用中的单管冻结相变热传导问题,考虑土性参数空间上的变异性,将土体传热区域的导热系数和体积比热容模拟为随机场,基于随机场局部平均理论,采用Neumann展开Monte-Carlo随机有限元法对单管冻结随机温度场求解进行了分析,给出了有限元节点温度响应的均值与方差计算公式,根据计算流程框图编写了求解单管冻结温度场的Matlab随机有限元计算程序。通过算例,得到了考虑土性参数不确定的单管冻结温度场统计分布规律,并与将各随机参数视为单一随机变量的情况进行了对比。结果表明:随机场及其局部平均理论能合理考虑土性热学参数空间上的不确定性;土性热学参数模拟为随机场和随机变量获得的温度均值分布规律基本相同;模拟为随机变量得到的温度场变异性偏高,采用随机场建模方法显得更加科学合理。