二元函数逼近在斜坡可靠度分析中的应用研究

极限平衡分析方法是斜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,但其不能考虑斜坡岩土体中实际存在的不确定性,在应用中具有一定的局限性。可靠度分析方法可有效地考虑斜坡系统内的不确定性和相关性,但因状态函数偏导数的求解比较困难,使可靠度分析方法在实际中应用不便。为解决上述问题,根据二元函数插值逼近原理,在矩形区域上构造拉格朗日不完全双二次多项式逼近状态函数,从而近似地计算状态函数的偏导数,求得状态函数的均值和方差,并利用精度较高的一次二阶矩方法来计算斜坡的可靠指标和破坏概率。据鄂西恩施地区马堡营滑坡实例分析表明,引入二元函数插值逼近的一次二阶矩方法计算结果与剩余推力法及Monte-carlo模拟方法结果一致,其精度可满足工程需求。     

泥石流汇流槽可靠度分析

汇流槽是泥石流治理工程中常用的工程措施之一。文章基于汇流槽的倾倒破坏、滑移破坏及地基破坏模式，通过对汇流槽设计影响强烈的岩土参数、几何特征、荷载因素等敏感因子的求解方法及分布特征分析，从汇流槽的抗倾稳定、抗滑稳定和基底应力要求三方面建立极限状态方程。对于每个极限状态方程，在泰勒级数对非线性极限状态方程线性化后，运用一次二阶矩的理论，先假定失效点P^＊，求解出相应的均值和方差。然后根据可靠的定义，得到相应的可靠度指标，通过迭代法求解真正失效点的可靠度指标βi。最后根据3个状态方程相互独立的假定，得出整个结构的可靠度指标β。该方法在平川泥石流防治工程中得到了成功的运用。这对于可靠度设计方法在泥石流防治工程中的运用进行了有益的探讨。     

边坡模糊随机可靠性分析

为合理描述边坡稳定性分析中存在的多种不确定性,应同时考虑随机和模糊两种因素带来的影响.用L-R型模糊数描述随机变量的均值和方差,建立了模糊随机可靠性分析模型.为简化计算,将模糊数通过分解定理,取一系列λ截集,转换为一系列区间数进行计算.在一次二阶矩法基础上,推导了基于瑞典条分法及毕肖普法计算模糊随机可靠度的具体公式.算例表明,该法是合理实用的.     

边坡可靠度分析的支持向量机法

提出了基于支持向量机（SVM）的边坡可靠度分析新算法。该方法采用均匀设计确定样本点,通过一定数量的确定性计算来训练SVM,拟合边坡的功能函数;采用一阶可靠度方法（FORM）和迭代算法优化SVM模型,获得可靠度指标和验算点信息;在SVM模型基础上进一步通过二阶可靠度方法（SORM）和蒙特卡罗模拟（MCS）计算边坡的失稳概率。以两个典型边坡为例,通过与其他方法比较,证明了该方法的准确性和高效性。结果表明：提出的在标准正态空间（U空间）中取样并构建SVM,在原始空间（X空间）中计算功能函数的算法,有效地解决了具有相关非正态分布变量的可靠度分析问题,并且可很容易扩展到SORM的计算。算例结果证明,该方法的精度高于FORM;而效率优于MCS。分析过程中,边坡安全系数计算和可靠度分析相互独立。因此,该方法既适用于具有显式功能函数的简单问题,也适用于需要软件计算安全系数的实际边坡问题。     

加筋土稳定可靠度分析

将可靠度分析的ＪＣ法运用于加筋土坡稳定分析中,以瑞典法为计算模型,以土的抗剪强度指标Ｃ,ψ为基本随机变量,结合工程实例探讨了加筋土坡稳定可靠度分析中的若干规律性问题,得出了一些有益的结论。     

中国南海神狐海域水合物储层井壁稳定可靠度分析

天然气水合物具有巨大的潜在经济和环境价值,其开发利用对国家能源安全和实现国家碳达峰碳中和的“双碳目标”具有战略意义。我国天然气水合物资源主要分布于南海海域,海洋环境的复杂性和隐蔽性使工程测量数据具有较大不确定性,影响钻井安全。目前未见有水合物储层井壁稳定可靠度研究。为定量评估在我国南海神狐海域水合物储层钻井风险,基于水合物储层钻井井壁稳定解析理论和南海神狐海域具体地质条件,结合可靠度分析方法中的改进一次二阶矩法和响应面法,研究南海神狐海域水合物储层钻井井壁失稳概率分布特征,分析该海域井壁失稳概率及安全钻井液压力窗口对主要参数均值和不确定性的敏感性,结果表明：（1）若测量数据足够精确,在我国南海神狐海域水合物储层进行钻井活动的安全性较高,安全钻井液压力窗口也较大。测量数据的不确定性增大将使井壁失稳概率显著升高,缩窄安全钻井液压力窗口。（2）较低的钻井液温度对降低井壁失稳概率略有帮助,且能明显地扩大安全钻井液压力窗口。（3）5个主要参数的均值和不确定性对井壁失稳概率的影响次序相同,均为初始地应力>初始内摩擦角>弹性模量比>初始黏聚力>初始弹性模量。实际工程中对初始地...     

两种Rosenblueth改进法分析边坡稳定可靠度

采用Rosenblueth方法进行边坡可靠度分析时,需要计算2n个参数变量的组合。当输入的参数变量n较多时(如4,5,6),计算量便大大增加。提出两种改进方法:Lind法与Harr法,通过改变取样点的选取位置,将计算次数降为2n次。算例1中,采用上述3种方法计算所得边坡滑坡概率依次为:8.23%、7.93%和7.49%,采用Monte Carlo法进行对比计算得滑坡概率为9.18%,计算结果均非常接近。且2种简化法无需了解各变量的分布特征,只需利用变量的均值和方差,有效地提高了计算效率,并满足一般边坡的精度要求。     

水库边坡稳定的可靠度分析

根据水库边坡的勘察资料,确定了边坡稳定性分析的力学模型,推导了滑面面积的计算公式,采用不平衡推力传递法进行了边坡稳定的定值法分析和可靠度分析。可靠度分析中,分别讨论了滑面强度参数及几何参数的变异性对边坡稳定性的影响。计算结果表明,不考虑参数变异性的定值法分析结果所得边坡的安全系数过高,偏于危险。水库边坡的可靠度分析结果表明：滑面几何参数的变异性对边坡稳定的可靠指标或失效概率影响很大。因此,对于岩质边坡的稳定性分析,不仅要重视研究滑面强度参数的变异性,也要重视研究滑面几何参数的变异性。     

岩石边坡稳定的可靠度分析

在岩石边坡稳定可靠度分析中,利用贝叶斯方法对断层带抗剪强度参数进行分析,充分利用滑动面以外的地质信息和现场实践经验,较好地解决了小样本实验数据问题。可靠度分析采用离散化降维解法,以原工程采用的边坡稳定设计分析方法为基础,编制了相应的ＲＳＳＡＰ程序,在该程序中直接调用原设计程序,确保工程结构的可靠度设计和评价与现行工程设计方法的和谐统一。     

石头坪景区边坡几何形态对稳定可靠度的影响分析

兰州金城公园石头坪景区提升改造工程存在大量的自然边坡和人工边坡。因边坡土体物理力学参数存在变异性,采用了蒙特卡洛随机抽样法和极限平衡法按不同坡高及坡度计算分析了边坡稳定可靠性指标及其变化规律,结果表明在景区实际坡高、坡度范围内边坡是稳定可靠的,适宜景区建设,但当坡高、坡度达到实际范围的最大值或超范围时,边坡处于基本稳定或欠稳定状态,建议采取加固措施。     

边坡稳定模糊随机可靠度分析

考虑边坡稳定评价中存在的两种不确定性--模糊性和随机性,以模糊随机变量为基本变量,建立模糊随机功能函数和模糊随机极限方程,得到模糊可靠指标和模糊可靠度。本文给出模糊随机可靠度的计算方法,给出实例并与经典随机可靠度比较,得到更合理的结果。     

考虑计算参数不确定性的边坡稳定分析

岩土体当中存在大量的不确定因素,给边坡的稳定性分析判断带来了困难。在分析了计算参数的不确定性是影响分析可靠性的主要原因的基础上,运用模糊集理论考虑计算参数的不确定性,提出了模糊参数的具体构造方法和边坡稳定的不确定性分析思路。该方法可以根据不同隶属度下的参数截集区间,计算出相应隶属度下的安全系数区间,并可由此得到边坡的可靠性指标和安全系数建议值。通过不同算例研究表明,使用此方法能充分考虑计算参数的不确定性,得到的安全系数更加科学可靠。     

应用点安全系数分析基坑边坡三维稳定性

复杂基坑边坡具有明显的三维效应,目前计算方法尚不便准确计算其三维稳定性,不便于确定其空间失稳范围。在三维数值计算结果的基础上,选用Bezier双三次曲面对通过节点的位移等值面进行拟合,以位移等值面作为基坑边坡局部破坏面,据此计算出垂直破坏面的正应力和滑动方向的剪应力,提出新的点安全系数定义为该点抗剪强度与滑动方向上剪应力的比值,整体安全系数为等值面上点安全系数对面积的加权平均值。分析了某师范大学基坑边坡的稳定性,结果表明,点安全系数在剖面分布上呈中部小,内、外高的分布特征,小于1.06的区域从坡脚延伸至坡顶,揭示了滑动面的位置,最危险滑动面为15 mm的位移等值面。通过与刚体极限平衡法比较,验证了特定剖面上二者计算结果的一致性     

高速公路边坡稳定性评价新方法

为能在初期勘察阶段及少量室内和现场试验的基础上快速、准确地对高速公路边坡进行稳定性评价,提出了一种新的边坡稳定性评价方法。基于福建省高速公路边坡资料,以现场稳定情况为因变量,影响边坡稳定性的14个因子为自变量,利用Logistic逐步回归遴选显著影响因子,建立了边坡稳定性评价的Logistic回归模型。该模型符合拟合优度检验,模型稳定性良好,且预测结果准确。另外,模型影响因子的调查和获取比较容易,模型可处理定性因素,边坡稳定评价过程亦方便、快捷,因而边坡稳定性评价的Logistic回归分析可在高速公路边坡工程中推广应用。     

物质点强度折减法及其在边坡中的应用

物质点法适用于模拟连续介质大变形,如边坡失稳全过程。在物质点法中应用强度折减法,用于边坡稳定性评价。与极限平衡法相比,二者安全系数计算值、滑动面位置结果基本一致;与有限元强度折减法相比,物质点法失稳评价标准的物理意义明确。利用物质点法大变形计算优势,评价边坡失稳后的破坏后果,通过算例说明其评价不同安全系数下的滑坡堆积形态及滑移距离的能力,尤其是评价滑坡对临近建筑物的影响程度的能力。物质点强度折减法可用于边坡稳定性评价及边坡破坏后果评价。     

禁忌搜索在确定土坡危险滑动面中的应用

在土坡稳定的计算过程中常采用经典的极限平衡法。对每一条可能的圆弧滑动面通过条分法计算其安全系数,最小的安全系数就代表了土坡的实际安全系数。在此过程中,滑动面的圆心坐标和半径可以视为安全系数的函数,滑动面的圆心坐标和半径是自变量,安全系数就是函数值。这样,土坡安全系数的计算过程实际上是对安全系数这个函数求极值的过程。通过将土坡的安全系数视为圆心坐标和滑弧半径的函数,应用连续变量的禁忌搜索技术计算土坡稳定安全系数,提高土坡稳定计算的可靠性。     

树根桩加固边坡的稳定性分析与评价

参考树根桩应用于托换工程的设计计算方法,根据树根桩的实际特征,详细地推导了树根桩加固边坡后树根桩与土均质化复合“土体”的本构模型,研究了树根桩应用于边坡加固后的应力场、位移场的变化及边坡的稳定性情况。最后,比较了两种本构模型在评价边坡稳定性方面的优缺点,得出采用复合本构模型评价树根桩加固边坡的稳定性是完全可行的。     

基于局部强度折减法的边坡多滑面分析方法及应用研究

边坡最危险滑动面的搜索方法一直是研究的热点,但边坡内部次级滑动面也可能不满足安全设计要求,因此,考虑边坡多条滑动面的分析方法亦应得到关注。在传统强度折减法中,对边坡整个区域的抗剪强度参数进行折减,此方法仅可得到一个临界滑动面和最小安全系数。提出了一种基于局部强度折减法的多滑面分析方法,即首先定义单元安全系数的概念,并且计算边坡每个单元的安全系数,然后自动搜索出单元安全系数处于不同范围内的单元集合,对各个单元集合的强度参数进行折减计算,即可得到不同安全系数对应的滑动面。通过单台阶和双台阶边坡算例验证了该方法的可行性,结果表明,随着安全系数的增大,潜在滑面的深度和潜在滑动区域亦增大。最后把该方法应用到某隧道进口仰坡的稳定性评价中, 通过该方法得到的多级滑动面与现场监测数据吻合较好。     

计算边坡安全系数的坡向离心法

边坡稳定分析方法发展最引人注目,它是经典土力学最早试图解决而至今仍未圆满解决的课题。在常用边坡分析方法的基础上,从边坡失稳机制出发,提出一种更方便的安全系数计算方法--坡向离心法。该法通过不断增大水平加速度,直至边坡失稳为止,依据水平加速度与重力加速度失稳影响机制求得安全系数。通过算例与传统极限平衡法和有限元强度折减法相比较,并对各物理参数进行敏感性分析。结果表明,坡向离心法在边坡工程稳定分析中的应用是切实可行的,其弹性模量和泊松比对该法所求安全系数影响不大。     

边坡安全系数的多解性讨论

边坡安全系数计算结果直接影响边坡工程设计,而极限平衡法不能给出唯一的安全系数值,研究边坡安全系数的多解性,有助于对边坡稳定性计算结果有一个合理地判断与取舍。先假定滑面正应力的初始分布,然后采用含有3个待定参数的拉格朗日函数对其修正,保证滑体满足所有的力与力矩平衡条件;设定一系列安全系数分别求解平衡方程组,得到对应的待定参数值;最后根据滑面正应力分布的合理性判断边坡安全系数的合理范围。算例表明,圆弧滑面合理安全系数范围在5 %以内,而任意形状滑面安全系数最大取值范围可达15 %。