基于随机场理论的长土质边坡三维稳定可靠性分析

摘要

边坡工程设计所面临的主要问题是土性参数具有很大的不确定性,即使是在比较均匀的土层里,不同点之间的土壤特性也会存在一定的差异。对于土体的这种不确定性,采用可靠度理论进行分析比传统的定值分析方法更为合理。实际工程中,在对路堤、大坝及防洪堤等长线性边坡进行可靠性评估时,通常采用二维极限平衡法对其中一个典型的横截面进行边坡稳定可靠度计算。然而,这种方法忽略了边坡端部效应以及沿边坡长度方向土壤特性的变异性,显然与实际三维边坡失稳不符。
　　针对上述问题,本文基于可靠性分析理论和土体随机场理论,进行了长土质边坡三维稳定可靠性研究,并采用 MATLAB软件编制了基于简化毕肖普法的可靠度分析程序,分别计算了长土质边坡二维和三维安全系数及失效概率,探讨了边坡三维可靠度与土性参数变异性、土体相关距离、临界滑坡宽度以及边坡总长度的关系,得出了在边坡安全系数相同情况下,边坡土体参数对边坡三维可靠度的影响规律。
　　本文分析得到的主要结论有:边坡三维安全系数大于二维安全系数,三维可靠指标大于二维横截面可靠指标,当土体粘聚力和内摩擦角的变异系数增大时,边坡可靠指标会逐渐减小;土体水平相关距离不变时,边坡三维可靠指标与滑坡宽度关系为一凹曲线,即存在一个临界滑坡宽度使其对应的可靠指标最小;临界滑坡宽度固定时,边坡总长度越大,边坡“系统可靠度”越低,边坡整体失效概率与边坡总长度近似呈线性增长关系。