基于随机响应面法的边坡可靠性研究——以会理县下湾子滑坡为例

摘要

边坡工程的稳定性问题一直是岩土工程的研究热点，但由于边坡稳定性的影响因素较多，并且具有较大不确定性，运用传统的稳定性分析方法（安全系数）已经不能准确的表达边坡发生破坏的可能性，因此，本文将可靠性分析方法引入到边坡稳定性分析中，通过计算边坡发生破坏的概率来描述边坡稳定性，这种方法使得对边坡稳定性的分析与评价更加切合实际。
　　常用的可靠性分析方法包括中心点法、验算点法、蒙特卡罗模拟法，但是，中心点法计算精度较低，验算点法和蒙特卡罗模拟法计算效率相对低下。因此，本文将对函数具有较强映射能力的随机响应面法应用到边坡可靠性分析中，在利用随机响应面法时，讨论了随机响应面法中配点以及阶次对计算精度的影响，在显式函数的工程实例中，初步验证了随机响应面法的精度。进而将其引入到均质边坡可靠性计算中，首先对影响边坡稳态的物理参数进行灵敏度分析，确定了灵敏度较高的变量。并在可靠性分析中，对随机响应面法作进一步验证。最后在下湾子滑坡稳定可靠性分析中，利用FLAC软件强度折减法对边坡在天然与暴雨两种工况下的稳定性进行计算分析与比较，之后应用随机响应面法与蒙特卡罗模拟法对该边坡进行了稳定可靠性分析，说明了随机响应面法对复杂边坡依然能高效且高精确度的完成可靠度分析。
　　通过数值简单算例以及具体工程问题，可以发现随机响应面法对函数响应具有较强的映射能力。同时，在边坡可靠性分析中，随机响应面法得到的计算精度可以得到保证，计算效率也相对蒙特卡罗模拟法大大提高。这显示了将随机响应面法应用到边坡可靠性分析中是可行的，具有一定的优越性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 边坡稳定确定性分析方法

1．2．2 边坡稳定可靠性分析方法

1．2．3 边坡稳定可靠性分析方法存在问题

1．3 主要研究工作

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

2．1 本章概述

2．2 可靠性分析

2．3 边坡可靠性分析概念

2．3．1 可靠性定义

2．3．2 极限状态与极限状态方程

2．3．3 可靠性尺度

2．4 可靠性分析方法

2．4．1 一次二阶矩法

2．4．2 统计矩法

2．4．3 随机有限元法

2．4．4 响应面法

2．4．5 蒙特卡罗模拟法

2．5 本章小结

3．1 本章概述

3．2 随机响应面法原理

3．2．1 随机参数的标准化

3．2．2 随机响应的多项式展开

3．2．3 待定系数的求解

3．2．4 系统输出响应量的统计特征值

3．2．5 随机响应面法配点选择

3．2．6 随机响应面阶次选择

3．3 本章小结

第4章 随机响应面法在可靠性分析中的应用

4．1 本章概述

4．2 FLAC在边坡工程中的应用

4．2．1 FLAC软件介绍

4．2．2 FLAC强度折减法介绍

4．3 显式函数算例

4．4 均质边坡算例

4．4．1 影响因素敏感性分析

4．4．2 可靠性分析

4．5 本章小结

第5章 下湾子滑坡可靠性分析

5．1 本章概述

5．2 工程概况

5．2．1 滑坡形态及边界特征

5．2．2 交通位置图

5．2．3 地形地貌及地层岩性

5．2．4 滑坡体地质特征

5．2．5 气象水文特征

5．2．6 边坡级别及设计安全系数

5．3 计算模型

5．3．1 模型建立

5．3．2 材料选取及边界条件确定

5．4 边坡稳定性分析

5．5 天然状况下边坡可靠性分析

5．5．1 基于随机响应面法可靠性分析

5．5．2 基于蒙特卡罗方法可靠性分析

5．5．3 计算结果比较

5．6 暴雨状况下可靠性分析

5．6．1 基于随机响应面法可靠性分析

5．6．2 基于蒙特卡罗方法可靠性分析

5．6．3 计算结果比较

5．7 天然工况与暴雨工况比较

5．8 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果