云南省小湾水电站(左岸2~#山梁及饮水沟)堆积体边坡加固治理

阐述云南省小湾水电站左岸2#山梁及饮水沟深厚堆积体边坡蠕滑变形病害特征、病害成因、治理方案及其综合治理成果。     

云南省小湾水电站(左岸2#山梁及饮水沟)堆积体边坡加固治理

阐述云南省小湾水电站左岸2#山梁及饮水沟深厚堆积体边坡蠕滑变形病害特征、病害成因、治理方案及其综合治理成果。     

小湾水电站饮水沟堆积体加固工程安全监测

根据饮水沟堆积体边坡变形特征,并采用数学模型对边坡稳定性进行了综合预测分析,及时提出边坡异常变形的预警：紧密结合开挖、降雨、排水以及加固处理等因素,对大量监测成果资料进行了分析,论证了边坡变形机理,实时分析了抢险加固效果。     

小湾水电站左岸坝前堆积体在自然状态下稳定性的平面离散元与有限元分析

使用平面离散元法（ＵＤＥＣ）和有限元法对小湾水电站左岸坝前堆积体在自然状态下的稳定性初步进行了二维数值计算与分析, 得到该堆积体应力和变形状态的定量结果, 对堆积体的稳定性有了相应的认识。     

基于多变量最大Lyapunov指数高边坡 稳定分区研究

 最大Lyapunov指数(MLE)能够揭示边坡变形系统演化的非线性混沌特征,且理论与实践证明多变量较单变量时序计算得到的MLE更为真实。探讨多变量相空间重构理论,基于相点演化的时间轨道不可逆与可逆特性提出三维变形时序MLE双向搜索修正方法。采用小湾水电站左岸2#山梁高边坡三维变形监测数据进行MLE计算,以MLE为稳定判据并结合边坡变形失稳率与失稳度进行分区研究,得出2#山梁高边坡由下至上牵引式变形特征。研究表明,新方法有效可靠,且能够为高边坡稳定性分区评价与治理提供依据。     

小湾水电站左岸坝前堆积体在自然状态下稳定性的平面离散 …

使用平面离散元法（ＵＤＥＣ）和有限元法对小湾水电站左岸坝前堆积体在自然状态下的稳定性初步进行了二维数值计算与分析，得到该堆积体应力和变形状态的定量结果，对堆积体的稳定性有了相应的认识。     

崩塌堆积体边坡滑坡安全监测成果分析

介绍了崩塌堆积体边坡滑坡抢险安全监测的实施方法,结合现场监测资料对滑坡体变形特征、变形规律、滑动破坏机理和影响因素进行了深入系统的分析研究,得出了一些有益结论。监测为工程信息化施工抢险赢得了宝贵时间,确保了人员和财产的安全,也为后期电站左岸堆积体边坡处理决策和设计优化起到重要指导作用。     

大型堆积体边坡的空间工程效应研究

以堆积体边坡的空间工程效应为切入点,运用地质工程分析、数值模拟和物理试验等多种手段,通过对A、B 两个大型堆积体边坡的实例对比研究,剖析了堆积体的形态、结构、环境、演化等空间要素;提出惯性聚集,剩余下滑力扩散等空间效应机制,提出了堆积体变形失稳的空间特征,堆积体变形失稳控制途径。依据理论研究成果,对B 堆积体边坡提出具体的支护工程优化设计方案,大大减小工程投资。     

饮水沟堆积体边坡变形特征及稳定性监测分析

介绍了小湾电站饮水沟堆积体边坡变形特征;紧密结合开挖、降雨、排水以及加固处理等因素,对大量监测成果资料进行了分析,论证了边坡变形机理,实时分析了抢险加固效果,为制定抢险方案以及调整加固参数、优化施工组织和加快工程进度等方面提供了大量科学依据,是成功预警并高效治理大规模变形体边坡的典型事例,可供类似工程借鉴参考。     

金沙江白鹤滩水电站坝区左岸边坡变形特征及机制分析

左岸河谷边坡的稳定问题是白鹤滩水电站重要的工程地质问题之一,在地质历史过程中,随着河谷下切,岸坡不同部位不同高程的岩体均产生不同程度的卸荷变形,研究这些变形特征及变形机制对于从宏观上定性把握左岸边坡的稳定性至关重要。根据勘察成果初步分析,左岸河谷边坡变形受缓倾角错动带以及NW向断层控制明显,具体地,卸荷裂隙的空间分布和发育规模均与其相对这些控制性结构面的位置相关,并且表现出较强的规律性。总结这些规律并采用离散单元数值分析软件UDEC和3DEC模拟河谷下切过程中这些控制性结构面对边坡变形的控制作用,进一步印证地质上的分析成果,同时结合地质勘察与数值计算成果分析左岸边坡的变形机制。     

强度参数统计特性对边坡稳定可靠性的影响

由于对边坡强度参数统计特性考虑不全面,使得边坡可靠性指标计算值偏小,对应的失效概率偏大,常常超过10％,设计中难以采纳,造成地基可靠度规范的制定和执行进展缓慢。以某高速公路全风化花岗岩土质高边坡为工程背景,在分析土质参数统计特性的基础上,采用极限平衡理论和蒙特卡罗模拟法,系统地分析了土质强度参数的均值不定性、变异性、相关性、区间特性和空间变化性等对边坡稳定可靠性的影响。结果表明：土性参数的各种统计特性对边坡稳定可靠性均具有不同程度的影响。可靠性指标计算值随抽样距离的减小而增加,随 c 或φ均值的增大而增加,随c 和φ的变异系数的增大而减小,随 c 和φ相关系数绝对值的增大而增加,考虑区间性后可靠性指标计算值也明显变大。即变异性对边坡稳定不利,而相关性、区间性和空间变化性对边坡稳定有利。因此,准确而全面地考虑土质参数的统计特性,尤其是在参数变异性和相关性的基础上加以考虑土性参数空间变化性和区间性会更加符合工程实际,且计算结果趋于安全,有利于地基可靠度规范的推广运用和边坡工程的安全评价。     

考虑参数空间变异性的失稳边坡参数概率反分析

概率反分析能够有效地考虑岩土体参数不确定性并融合现场监测数据和观测信息等更新岩土体参数统计特征,进而使得边坡稳定性评价更为符合客观工程实际,然而目前参数概率反分析几乎没有考虑参数固有空间变异性的影响。结合多重响应面和子集模拟提出了考虑岩土体参数空间变异性的边坡参数概率反分析方法,并以芝加哥国会街切坡为例,融合边坡失稳和滑动面入滑点与出滑点的大致位置这两个现场观测信息,概率反分析得到边坡不排水抗剪强度参数的后验统计特征。结果表明:本文提出方法可以有效地解决考虑参数空间变异性的低概率水平边坡参数概率反分析问题,具有较高的计算效率。子集模拟中每层随机样本数目对计算结果具有重要的影响,常用的500组样本点难以获得满意的计算结果。此外,土体参数空间变异性对概率反分析计算结果具有重要的影响,考虑参数空间变异性边坡参数由平稳随机场更新为非平稳随机场,与工程实际相符,然而忽略参数空间变异性更新后的参数仍服从平稳分布。     

各向异性随机场下的边坡模糊随机可靠度分析

土性参数具有很大的空间变异性,且在水平方向和垂直方向上差异显著。基于随机变量模型的传统边坡模糊随机可靠度分析方法并未对此进行考虑。提出一种能合理考虑土性参数空间变异性的边坡模糊随机可靠度分析方法。首先,视黏聚力和内摩擦角的均值为正态模糊数,对其取不同的λ截集水平并在各截集水平上进行参数组合。其次,利用各向异性随机场模拟土性参数的空间变异性,将有限元法和Monte–Carlo模拟相结合,计算各参数组合对应的可靠度指标。再通过数学方法得到边坡在各截集水平上的可靠度指标。最后,运用加权平均法计算边坡的模糊随机可靠度指标。算例分析表明:与水平方向的空间变异性相比,垂直方向的空间变异性对边坡模糊随机可靠度的影响更为显著;不考虑土性参数的空间变异性在一般情况下会低估边坡的模糊随机可靠度指标,但在抗剪强度参数变异性较大时,反而可能会高估边坡的模糊随机可靠度指标;此外,黏聚力与内摩擦角之间的相关性对边坡失效概率的影响趋势基本不受土性参数空间变异性的干扰。     

Modeling of non-stationary random field of undrained shear strength of soil for slope reliability analysis

The spatial variability of soil properties is often assumed to be modeled as stationary or weakly stationary random fields in slope reliability analyses. However, abundant site-specific data have revealed that the mean and standard deviation of soil properties, such as the undrained shear strength of soil, change with depth. Thus, the non-stationary characteristics of soil properties need to be properly accounted for. The aim of this paper is to propose a non-stationary random field (RF) model for the characterization of the spatial variability and the depth-dependent nature of the undrained shear strength of soil. With the proposed model, the uncertainties of the trend and fluctuating components can be modeled individually. As an example, a clay slope under undrained conditions is investigated to illustrate the proposed model. A subset simulation is carried out to evaluate the slope reliability incorporating the non-stationary characteristics of soil properties. The advantages of the proposed model, relative to the existing non-stationary RF models and the commonly-used stationary RF model in the literature, are demonstrated through a series of sensitivity studies.     

考虑参数空间变异性的边坡可靠度分析非侵入式 随机有限元法

提出了考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析的非侵入式随机有限元法。采用Karhunen-Loeve级数展开方法表征土体抗剪强度参数空间变异性,其中通过wavelet-Galerkin技术求解Fredholm积分方程得到相关函数的特征解。基于有限元滑面应力法计算边坡安全系数,采用随机多项式展开将隐式函数表达的安全系数替换为显式函数表达的安全系数,并编写了计算程序NISFEM。研究了所提方法在考虑土体参数空间变异性的边坡稳定可靠度分析中的应用。结果表明：提出的非侵入式随机有限元法极大地提高了考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析的计算效率,为解决复杂边坡稳定可靠度问题提供了一条有效的途径。考虑抗剪强度参数空间变异性的边坡可靠度分析存在临界变异系数,其随边坡安全系数的增加而增大。当抗剪强度参数的变异系数小于临界变异系数时,忽略土体参数空间变异性将会高估边坡失效概率。当边坡安全系数小于1时,边坡失效概率并不总是随着抗剪强度变异系数的增加而增大。此外,土体黏聚力和内摩擦角随机场间相关性对边坡失效概率具有十分明显的影响。     

Slope reliability analysis in spatially variable soils using sliced inverse regression-based multivariate adaptive regression spline

Bulletin of Engineering Geology and the Environment - Reliability analysis of slope considering the spatial variability of soil properties may be subjected to the curse of high dimensionality,...     

Reliability approach to slope stability analysis with spatially correlated soilproperties

A reliability approach to a slope stability analysis, considering spatially correlated soil properties, is used to systematically evaluate the various sources of uncertainty that arise in these types of problems. Measurement errors and bias that often occur during soil investigations are now incorporated into the probabilistic model of soil properties in addition to the spatial variability and the effects of spatial averaging. The results of the analysis show that the unconditional approach, which considers spatial variability, but does not account for measurement-related uncertainties, can yield unconservative results because of an unrealistically large variance reduction. In contrast, the results obtained from the unconditional approach, which does consider spatial variability and measurement-related uncertainties, as well as those from the conditional approach, lead to significantly lower probabilities of failure that are much less sensitive to the scales of fluctuation.     

考虑地层变异性和土体参数空间变异性的边坡可靠度全概率设计方法

目前边坡稳定设计研究中大多数考虑了土体参数的空间变异性,但忽略了地层变异性的影响。为此,提出了一种同时考虑这两类变异性的边坡可靠度全概率设计方法。在全概率设计框架内,将广义耦合马尔可夫链模型与随机场模型相耦合用于同时表征地层变异性和土体参数空间变异性,给出了所提方法的计算流程。利用澳大利亚珀斯市钻孔资料,以某边坡为例进行可靠度设计,为说明在边坡可靠度设计中同时考虑地层变异性和土体参数空间变异性的重要性,分析了仅考虑土体参数空间变异的情况,进一步分析了同时考虑两类变异性的情况,并对二者进行了比较。结果表明:所提出的边坡可靠度设计方法能够有效地考虑边坡中存在的地层变异性和土体参数空间变异性。当仅考虑土体参数空间变异性时,边坡可靠度设计结果很大程度上取决于所采用地层的分布情况,特别是地层分布中抗剪强度较强土体类型占比高于真实情况时,将导致得到的最优设计方案偏于危险。反之,若地层分布中抗剪强度较弱的土体类型占比高于真实情况,得到的最优设计方案偏于保守。因此,为准确地得到最优设计方案,在边坡可靠度设计中应同时考虑地层变异性和土体参数空间变异性的影响。     

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"。     

Reliability analysis of slopes considering spatial variability of soil properties based on efficiently identified representative slip surfaces

Slope reliability analysis considering inherent spatial variability (ISV) of soil properties is time-consuming when response surface method (RSM) is used, because of the “curse of dimensionality”. This paper proposes an effective method for identification of representative slip surfaces (RSSs) of slopes with spatially varied soils within the framework of limit equilibrium method (LEM), which utilizes an adaptive K-means clustering approach. Then, an improved slope reliability analysis based on the RSSs and RSM considering soil spatial variability, in perspective of computation efficiency, is established. The detailed implementation procedure of the proposed method is well documented, and the ability of the method in identifying RSSs and estimating reliability is investigated via three slope examples. Results show that the proposed method can automatically identify the RSSs of slope with only one evaluation of the conventional deterministic slope stability model. The RSSs are invariant with the statistics of soil properties, which allows parametric studies that are often required in slope reliability analysis to be efficiently achieved with ease. It is also found that the proposed method provides comparable values of factor of safety (FS) and probability of failure (P_f) of slopes with those obtained from direct analysis and literature.