土质路堤边坡稳定可靠度分析方法探讨

摘要

由于影响土质边坡稳定性的因素众多，并且这些因素都存在不同程度的不确定性（物理不确定性、统计不确定性、模型不确定性），传统的确定性分析已无法真确地表示边坡的安全程度。建立在数理统计和概率论基础上的边坡稳定可靠度理论，是一种以随机过程和随机变量为研究对象的分析方法，它与确定性分析最大的区别是可以考虑边坡工程的各种不确定性，并通过控制更为直观的概率结果（如失效概率Pf和可靠度指标β）来保证工程的安全度。
　　围绕均匀土质路堤边坡稳定可靠度展开分析，利用SLOPE/W结合蒙特卡罗模拟法对其分别进行了临界搜索危险滑面策略比较分析、土工参数影响因素主次分析以及基于参数变异性和目标可靠度的安全系数分析，主要工作内容如下:
　　(1)介绍了边坡稳定分析方法的发展状况;区分了确定性分析方法和不确定性分析方法，提出了边坡稳定可靠度分析的重要性及必要性;并简要介绍了可靠度分析方法的基本原理和常用方法。
　　(2)针对确定性分析安全系数FS=1.25的条件，利用SLOPE/W软件结合蒙特卡罗模拟法对均匀土质路堤边坡的稳定性进行了可靠度分析。讨论了土工参数分别在不同变异水平下不同的临界危险滑面搜索策略结果差异，并验证了利用SLOPE/W软件采用均值滑面法直接对边坡进行稳定可靠度分析的可行性。
　　(3)根据某铁路现场勘察资料，对均质土坡进行稳定可靠度分析。利用正交试验设计方法，当三项土工参数容重γ、黏聚力c、内摩擦角ψ分别处于小、中、大变异水平下研究其对于边坡可靠度和定值安全系数影响的主次顺序，得到结果为c＞ψ＞γ。并探讨了在安全系数一定的情况下，边坡可靠度与参数变异水平呈反比关系。
　　(4)根据确定的边坡分析模型和安全系数计算方法，在固定目标可靠度βnom情况下分别在土工参数黏聚力c和内摩擦角ψ处于不同变异水平下对边坡进行稳定可靠度分析，得到了安全系数随目标可靠度βnom及变异水平改变的变化规律。发现两种安全系数（概率安全系数FS和定值安全系数FS0）与边坡目标可靠度βnom及土工参数变异水平呈正比关系。并且，在一定的目标可靠度βnom下，随着参数变异水平的增大，概率安全系数FS随之增大的幅值略大于定值安全系数FS0。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 边坡稳定分析的研究现状

1．2．1 边坡稳定确定性分析方法的发展情况

1．2．2 边坡稳定可靠度分析现状

1．3 边坡可靠度研究的必要性

1．4 论文主要研究内容

第2章 边坡可靠度分析的基本理论

2．1 边坡可靠度分析的基本原理

2．1．1 边坡工程的功能要求

2．1．2 边坡的极限状态

2．1．3 可靠性尺度

2．2 可靠度分析的基本方法

2．2．1 一次二阶矩法

2．2．2 蒙特卡罗模拟法

2．2．3 响应面法

2．2．3 其他可靠度分析方法

第3章 利用SLOPE／W计算边坡可靠度的可行性分析

3．1 SLOPE／W基于概率方法的边坡稳定性分析

3．1．1 均值滑面法

3．1．2 参数滑面法

3．2 均值滑面法和参数滑面法的计算结果比较

3．2．1 土质边坡不确定性变量及分析模型

3．2．2 土工参数不确定性

3．2．3 土工参数处于较小变异水平

3．2．4 土工参数处于较大变异水平

3．3 本章小结

第4章 基于参数变异水平的边坡稳定可靠度分析

4．1 正交试验设计

4．1．1 正交表

4．1．2 正交试验设计原理

4．1．3 正交试验设计步骤

4．2 边坡稳定分析模型及土工参数指标

4．2．1 某铁路粉质黏土试验资料

4．2．2 边坡稳定分析模型

4．3 参数不同变异水平下边坡稳定可靠度分析

4．3．1 参数小变异水平

4．3．2 参数中变异水平

4．3．3 参数大变异水平

4．4 本章小结

第5章 基于可靠度及参数变异水平的边坡稳定分析

5．1 概述

5．2 参数变异性与边坡稳定安全系数关系分析

5．2．1 目标可靠度βnom=1．0的参数变异性对边坡稳定安全系数影响分析

5．2．2 目标可靠度βnom=1．5的参数变异性对边坡稳定安全系数影响分析

5．2．3 目标可靠度βnom=2．0的参数变异性对边坡稳定安全系数影响分析

5．2．4 目标可靠度βnom=2．5的参数变异性对边坡稳定安全系数影响分析

5．2．5 目标可靠度βnom=3．0的参数变异性对边坡稳定安全系数影响分析

5．2．6 计算结果讨论

5．3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文、科研实践及成果