基于克里金代理模型与子集模拟的边坡高效可靠度分析

作为一种高效且准确的代理模型,克里金方法近年来被广泛用于边坡高效可靠度分析。然而,传统方法一般直接将克里金模型与蒙特卡洛模拟耦合进行可靠度分析,导致其在高维小失效概率的边坡可靠度计算中容易出现内存占用过大甚至溢出而无法求解的问题。为此,提出一种基于克里金代理模型的子集模拟方法,以高效解决小概率水平的边坡可靠度分析问题。该方法首先采用一定数量的样本校准克里金模型并进行精度验证,然后基于构建的模型开展子集模拟边坡可靠度计算。最后,采用一个单层粘性土坡与一个工程实例土坡验证所提方法的有效性,并研究回归模型、相关函数模型以及训练样本对该方法精度的影响。结果表明：（1）该方法可以有效计算边坡的失效概率,并且比传统方法更高效;（2）构建克里金模型时,采用10倍随机变量数的训练样本即可得到满足计算精度需求的模型,而额外增加训练样本对计算结果影响较小。     

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.     

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。     

评价边坡稳定性的Fisher判别分析法

将数理统计中的Fisher判别分析法应用于边坡稳定性评价中,结合前人研究经验,选用影响边坡稳定的6个主要地质参数边坡重度、内聚力、摩擦角、边坡角、边坡高度和孔隙水压力比作为判别变量,以前人研究中已有明确结论的边坡工程相关数据资料作为训练样本,建立相应的评价边坡稳定性的线性Fisher判别函数。使用SPSS软件进行Fisher线性判别函数的建立与分析。并且采用回判估计方法对判别结果进行验证,误判率为零。用建立的判别模型对5个待评价边坡进行判别分析,结果与实际情况符合良好。说明Fisher线性判别法是一种有效地评价边坡稳定性的手段,在边坡工程中具有较好的应用前景。     

顺达露天矿陡倾节理边坡稳定性评价

顺达露天矿南帮为一陡倾节理岩体边坡,存在安全隐患。运用优势指标法,确定优势滑面,并计算边坡的稳定性系数。运用不稳定概率分析法,对稳定安全系数进行了可靠度评价;运用单一变量方法,对煤和砂岩的内摩擦角与黏聚力进行了敏感性分析。结果表明,该设计边坡整体稳定,但是低于设计安全系数,整体稳定概率为73%(Fs≤1.1);砂岩内摩擦角对边坡稳定性影响较大,建议实际工程中应注意截排水措施,防止雨水下渗引起岩土体抗剪强度的降低。     

基于代表性滑动面的边坡系统可靠度分析

边坡可能沿很多个滑动面发生滑动,因此边坡稳定可靠度分析实质上是一个系统可靠度问题。在分析滑动面安全系数相关性的基础上,提出了代表性滑动面筛选的策略,利用蒙特卡罗法产生样本值对每个样本值,仅计算代表性滑动面而非所有可行滑动面的安全系数,选择最小的安全系数作为此样本值的抽样结果,提出了基于代表性滑动面的边坡系统可靠度分析方法。通过2个算例分析,研究了滑动面筛选时相关系数阈值ρ0对计算结果的影响,通过与常规蒙特卡罗法及已有结果的比较,证明了本文方法的有效性及高效性。     

考虑地下水作用的土坡稳定性极限分析

基于土质边坡的转动破坏机制,考虑地下水对边坡稳定性的影响。利用裘布依公式定义地下水的浸润线,采用塑性极限分析上限法得到均质土坡考虑地下水时的安全系数。通过与数值极限分析法和极限平衡法的对比,验证该方法的有效性。经过大量计算绘制了一系列稳定图用于评价考虑地下水作用的土坡安全性,并且利用一个算例演示稳定图的使用方法。结果表明,土坡的安全系数随着地下水位的升高而降低,然而,低水位对于较陡边坡的稳定性没有影响。     

边坡稳定性分析中的时变可靠性问题

边坡工程是一个复杂系统 ,存在着大量的不确定性 ,目前对不确定性的研究主要是随机不确定性和模糊不确定性。但是 ,这些研究中没有考虑时间因素。实际上 ,边坡岩体的强度参数是一个随机过程 ,在随机不稳定应力场和岩体强度时变特性的影响下 ,边坡岩体的抗滑力也是一个随机过程 ,由此导致边坡的可靠度应为时变可靠度。本文通过对边坡稳定性研究现状的分析 ,提出了进行边坡稳定性分析的一种新思路一时变可靠性分析法。     

基于二次逆可靠度分析方法的边坡稳定性研究

通常边坡工程中大部分的可靠度求解都是正向问题,即在已知边坡参 数信息的前提下计算可靠度指 标。 但是随着工程上可靠度指标的变化,其相应的设计参数也应发生改变 。 基于反向推演工程参数的需要,本研究在 一次逆可靠度的基础上,进一步提出了二次逆可靠度方法,结合极限平衡理 论中的简化 Bishop 法,建立了基于二次逆 可靠度的边坡稳定性分析方法并给出具体求解流程。 将其运用至实际工程 ,结果表明:因考虑了边坡参数的不确定 性,该方法不仅能适应工程目标可靠度指标的变化,并且相对于应用广泛的 一次逆可靠度法而言,其精度有所提高, 更能精确控制工程的失效风险和成本。     

改进的灰关联分析法在边坡稳定性分析中的应用

边坡稳定性是受多种因素作用影响的复杂系统,对其进行合理、准确的评价一直是岩土工程研究的重要内容。基于灰关联分析法,将灰色关联度原理引入边坡稳定性分析中,并考虑到边坡稳定等级标准中各因素取值的区间形式,提出了边坡稳定性等级评价的方法。以某实际边坡为例,对各影响因子进行关联度分析,进而得到边坡的灰关联度排序,最后依据最大关联度原则,确定边坡的稳定性级别。算例分析表明,改进的灰关联度分析法,作为一种工程地质的类比方法,对边坡稳定性的分析是合理而有效的。     

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。     

基于模糊综合评判的露天矿软岩边坡稳定性分析

根据某露天矿边坡特别是软岩边坡的实际条件,应用模糊数学和系统工程的理论与方法,分析影响边坡稳定性的各种因素的复杂性和模糊性,建立软岩边坡稳定性的一级模糊综合评判和多级模糊综合评判模型并采用层次分析法确定各指标的权重。对露天矿软岩边坡的稳定性进行模糊综合评价。结果表明,该露天矿边坡极不稳定。该研究弥补了直观判定的不足,为软岩边坡稳定性的判断提供了一种有效方法。对灾害预测预报及工程治理具有借鉴意义。     

模糊数学综合评价在矸石山边坡稳定性评价中的应用

在矸石山边坡稳定性的评价方面,传统的"确定型"的研究方法具有一定的局限性。为更科学合理的对矸石山边坡稳定性进行评价,在总结现有边坡稳定性研究成果的基础上,建立了矸石山边坡稳定性层次分析结构模型,以层次分析法确定影响因素的权重,选择"岭形"隶属函数确定隶属度,采用多层次模糊数学综合评价的方法对其稳定性进行评价,最终给出评价结果。将该评价模型应用于屯兰矿矸石山的稳定性评价中,对模型的准确性加以工程验证。研究结果显示,使用此模型可以更全面的评价矸石山边坡的稳定性,评价结果与工程实际十分吻合。本评价方法简单,可信度高,可以为今后类似的评价工作提供良好的参考。     

边坡可靠性评价的最优化Monte Carlo方法及应用

岩土力学参数具有一定的随机性和复杂性,在边坡可靠度指标计算过程中,功能函数常常为隐式表达形式,这对可靠性指标的求解带来一定的难度.借用响应面思想,利用试验结果拟合近似稳定系数计算方程从而替代隐式方程,并建立近似极限状态方程,则可很好地解决这一问题.介绍了最优化可靠度计算的基本思想,以广东高速公路仙水河大桥3号桥墩边坡为例,通过构造响应面函数,编制计算边坡可靠度的最优化方法及基于最优化原理的蒙特卡罗法Matlab程序,对该边坡的可靠性进行了评价.结果表明,基于响应面法的可靠性最优化方法用于边坡可靠度设计具有足够的精度,该方法求解简便,克服了传统方法受极限方法及随机变量概型限制的缺陷,求解精度高,为边坡可靠性评价提供了一条新的途径.     

马钢新区土坡失稳机制及土体力学参数的反演

对马钢新区土坡稳定性进行了分析,确定该边坡整体上不稳定,根据坡顶张裂缝发育情况,推测该边坡可能发生圆弧型和平面型两种滑动破坏.根据土体力学强度室内试验结果有时与实际情况存在较大偏差的实际,结合本边坡已经发生圆弧型滑动破坏的情况,基于现场量测结果和计算边坡安全系数的条分法,对边坡的土体力学强度参数采用回归分析法进行了反分析,最后,根据土体的强度参数的试验结果和反演结果对边坡的安全系数进行计算,计算结果表明反演结果更为接近实际情况,可以作为加固方案设计的依据.     

黏性土坡稳定的安全系数和可靠度

将边坡定值分析方法同可靠性分析方法相结合，利用定值分析方法的简便，也能考虑土性参数的变异性和不确定性，利用此法在可资利用的土性参数数据有限的条件下，供助于概率统计理论，并利用土性参数分布的3σ法则原理以及土性参数变异 数的公开报道值，取得可靠性分析的数据，同样能对土坡稳定性和安全可靠性进行有价值的多侧面评价，基于简单黏性土坡模型，应用该算法的计算分析结果证明：在定值分析基础上进行可靠性分析，理论上正确，实践上简便易用，同时，着重对黏性土坡稳定敏感性因素及其可靠度的一些规律作了较为深入的研究。图4，参8。     

土坡稳定性分析的概率方法

本文以常规圆弧滑动面法土坡稳定计算公式为基础,采用概率论和数理统计理论,探讨了影响土坡稳定性的各项随机应变量指标的期望和方差的表达式。用正态概率分布函数的蒙特卡洛法,计算了土坡破坏概率Pr,给出了土坡安全可靠度设计指标pr,最后以一个实际的深基坑土坡工程为例。进行了概率方法的稳定性研究。     

基于重整化群与模糊可靠度法的边坡稳定性分析

为了探讨露天边坡的稳定性,结合重整化群法和可靠度分析法对露天边坡的稳定性进行了分析。首先结合重整化群法建立了露天边坡稳定性分析模型,考虑系统应力重分布对边坡稳定性的影响,将露天边坡失稳破坏的复杂问题转化为边坡失稳概率与临界失稳概率之间比较的问题,并计算得出了三维情况下露天边坡失稳破坏的临界概率为0.159 9;然后结合可靠度分析法计算得到了露天边坡的失稳概率。采用上述方法对新疆某露天矿边坡稳定性进行了分析,得到了该露天边坡的失稳概率为0.100 1,小于临界失稳概率,计算结果与现场实际情况一致,说明该方法在露天边坡稳定性分析中具有一定实用性。     

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。     

基于博弈论综合评价云模型的露天矿边坡岩体稳定性分析

为了对露天矿山边坡稳定性进行可靠分析,从采矿地质、水文特征和工程施工3个层面选取14项评价指标建立稳定性评价体系,并基于博弈论构建露天矿边坡岩体稳定性综合评价云模型。以云南某露天矿边坡为工程案例,通过数学计算并评估其稳定性等级。结果表明:优化后的层次分析法能够明显改善主观权重的计算精度;选取的模型评价指标符合工程实际需要,且具有良好的独立性与代表性;博弈论可以较好地求出评价指标的综合权重,云模型能够逐级分析出各层指标与稳定性等级的相关程度,并根据最大隶属度原则,得出露天矿边坡岩体稳定性等级;结合现场实测,相较于传统评价模型,基于博弈论综合评价云模型适用性较好,分析结果准确可靠,能够为类似采矿地质条件矿山边坡岩体稳定性分析提供一定的理论参考。