土性参数空间变异性与边坡渐进破坏可靠性分析研究

摘要

在边坡稳定性分析中，对于可靠度理论的应用已有较多的研究。其中较为重要的研究课题之一是在进行边坡可靠度分析时考虑边坡渐进破坏机理。
　　本文首先归纳了土性参数不确定性的四种来源，其中最基本的不确定性因素是土性参数变异性，而其空间变异性更是不能忽略，故而引入了随机场理论。在理论应用前先用最小二乘法将试验数据中的趋势分量剔除。用改进的相关函数法，并结合递推空间法，找出两条曲线的交点作为平稳点来计算相关距离值，其值比用递推空间法求得的相关距离略大。同时，该法得到的空间变异系数低于点变异系数，又高于直接用递推空间法求得的值，结果更合理，且偏安全。在此基础上，得到了考虑土体变异性与系统不确定性的变异系数综合计算式。
　　接着，根据不同的荷载条件以及四种不同的稳定性计算方法，即Fellenius法、简化Bishop法、传递系数法和严格条分法，对安全余量的表达式进行推导。根据前人提出的应变软化边坡渐进破坏模型，考虑两个抗剪强度参数的不确定性，且没有假定破坏从坡脚开始，或从坡顶开始的情况下，推导了更符合实际、且具普遍意义的应变软化边坡渐进破坏的概率计算公式。研究不同的安全余量表达式对边坡局部破坏概率、破坏传递路径以及整体渐进破坏概率的影响。结果表明，较于Fellenius法和简化Bishop法，传递系数法无论是在计算安全系数、或是在计算局部破坏概率、破坏路径以及整体渐进破坏概率时，得到的结果都与严格条分法更为接近，且计算简便，计算量比严格条分法少。
　　最后，简单介绍了土性参数空间变异性的模拟方法。系统地研究分析了土性参数固有变异性、相关距离、相关函数型式以及系统不确定因素对局部破坏概率、破坏路径以及整体渐进破坏概率的影响规律。分析了在随机场模型下，局部破坏概率对上述几个不确定因素的敏感性，找到在不同的参数统计值下，边坡发生初始破坏的位置，对其进行加固处理以期能预防渐进破坏的发生。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 边坡可靠性分析

1．2．2 边坡渐进破坏可靠性研究

1．2．3 土性参数空间变异性研究

1．3 本文主要内容与创新性研究

1．3．1 本文的主要内容

1．3．2 本文的主要创新性研究工作

2 岩土参数统计与不确定性分析

2．1 引言

2．2 土性参数的不确定性及计算

2．2．1 土性参数的不确定性来源

2．2．2 土性参数的不确定性计算

2．3 土性参数的空间变异性

2．3．1 趋势函数

2．3．2 Vanmarcke随机场理论

2．3．3 方差折减函数

2．3．4 相关距离的计算

2．3．5 空间平均范围的极限值

2．3．6 二维随机场

2．4 变异系数的综合计算式

2．5 算例分析

2．5．1 算例计算

2．5．2 改进的相关函数法

2．5．3 计算结果分析

2．6 本章小结

3 应交软化土坡渐进破坏的可靠度分析

3．1 引言

3．2 边坡可靠性理论基本原理

3．2．1 极限状态和极限状态函数

3．2．2 可靠性指标与破坏概率

3．3 安全余量表达式的确定

3．3．1 Fellenius法

3．3．2 简化Bishop法

3．3．3 传递系数法

3．3．4 严格条分法

3．4 应变软化土坡渐进破坏的概率计算

3．4．1 应变软化土坡渐进破坏原理

3．4．2 随机变量的选取与其概率分布

3．4．3 局部破坏概率计算

3．4．4 渐进破坏的进行过程与概率计算

3．5 实例分析

3．6 本章小结

4 考虑土性参数不确定性的边坡渐进破坏分析

4．1 土性参数空间变异性的模拟方法

4．2 分析流程

4．3 考虑土性参数不确定性的边坡渐进破坏可靠度分析

4．3．1 土性参数固有变异性的影响

4．3．2 土性参数的相关距离与相关函数的影响

4．3．3 土性参数的系统不确定性影响

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历