基于随机响应面法和随机场模型的边坡可靠度分析研究

发布时间：2020-10-31 08:59

　　 边坡的稳定性研究对于滑坡灾害的防治尤为重要,为了更为准确的对边坡稳定性问题作出解答,有必要在边坡的稳定性分析过程中考虑由环境、统计、模型等因素所产生的不确定性。现阶段对边坡可靠度问题的研究中大多数仅考虑了随机参数分布的不确定性,但大多忽略了土性参数的空间各向异性这一不确定性因素,因此得到的结果存在着一定误差。本文首先通过强度折减法计算分析边坡稳定性安全系数,建立了基于Hermite多项式展开的边坡可靠度随机响应面法分析模型,开展了不同岩土层抗剪强度参数相关性对边坡安全系数均值和标准差以及稳定失效概率的影响程度研究,进一步提出了边坡随机场计算模型,分析了土性参数的空间各向异性对边坡可靠度的影响。主要研究内容如下:(1)为了计算分析边坡稳定性安全系数,阐明了边坡稳定性分析的强度折减法计算原理,建立了边坡稳定性分析FLAC~(3D)有限差分计算模型,并与极限平衡法进行对比分析。边坡稳定性分析结果表明:强度折减法与极限平衡法计算结果较为接近,说明了边坡稳定性分析FLAC~(3D)有限差分计算模型的可靠性。(2)结合拉丁超立方抽样和Nataf变换,建立了基于Hermite多项式展开的边坡可靠度随机响应面法分析模型,分析了三层岩土边坡的边坡可靠度问题,该模型既能够满足计算精度,同时能够有效提高计算效率。以此模型为基础研究了边坡不同岩土层抗剪强度参数相关性对边坡安全系数均值和标准差以及稳定失效概率的影响程度。结果表明:不同岩土层的抗剪强度参数相关性对边坡安全系数均值的影响程度较小,对边坡安全系数标准差以及失效概率的影响程度存在较大差异,且随相关性的增强,总体呈下降趋势。(3)为了研究土性参数的空间各向异性对边坡可靠度的影响,采用C++语言通过局部平均法对二维随机场进行离散,得到协方差矩阵;输入参数的均值与标准差,建立了边坡随机场计算模型。结合强度折减法和随机响应面法与Monte-Carlo法,对比分析了随机场模型下相关距离以及土体粘聚力、内摩擦角变异系数对边坡可靠度的影响规律。结果表明:随机场计算模型下,对于相同土体粘聚力变异系数以及内摩擦角变异系数,随模型相关距离增大,边坡失效概率随之增大;在随机场计算模型相关距离相同时,边坡失效概率随着土体粘聚力变异系数或者内摩擦角变异系数的增大而呈现出上升趋势;相较与水平方向,随机场计算模型中垂直方向的相关距离变化对可靠度的影响程度更为明显。
【学位单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU43;P642.22
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 边坡稳定性分析研究现状
        1.2.2 边坡可靠度分析方法研究
    1.3 问题的提出
    1.4 研究内容及技术路线
第2章 边坡可靠度分析基本理论
    2.1 引言
    2.2 极限平衡法
        2.2.1 极限平衡法基本原理
        2.2.2 条分法原理
        2.2.3 瑞典圆弧法
        2.2.4 简化Bishop法
        2.2.5 Morgenstern-Price法
    2.3 有限差分强度折减法
        2.3.1 安全系数
        2.3.2 本构模型
        2.3.3 边坡稳定性分析判别
    2.4 基于强度折减法的边坡稳定性分析
    2.5 算例分析
        2.5.1 基于强度折减法的边坡稳定性计算
        2.5.2 基于极限平衡法的边坡稳定性计算
    2.6 可靠度分析的原理与方法
        2.6.1 响应面法
        2.6.2 蒙特卡洛法
        2.6.3 一次二阶矩法
第3章 基于随机响应面法的边坡稳定性可靠度分析
    3.1 引言
    3.2 随机响应面法理论依据
        3.2.1 LHS抽样
        3.2.2 随机响应面法
    3.3 基于Hermite多项式展开的边坡稳定性可靠度分析计算
    3.4 算例分析
    3.5 本章小结
第4章 随机场模型下相关距离及参数变异系数对边坡可靠度的影响
    4.1 引言
    4.2 随机场基本理论
        4.2.1 随机场的数字特征
        4.2.2 随机场的离散
    4.3 土性参数的空间各向异性
    4.4 随机场模型下边坡可靠度计算
    4.5 算例分析
    4.6 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 随机场离散相关代码

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 黄国海;;环境边坡工程设计与防治策略[J];工程建设与设计;2017年18期

2 贾玉馥;胡琴;;浅谈某边坡工程稳定性分析及防治措施[J];中国科技信息;2011年07期

3 张琪;邓超;左永振;;可视化技术在边坡工程中的应用[J];中国水运(理论版);2008年01期

4 王伟,刘德富,杨敏;关于边坡工程保险的探讨[J];水文地质工程地质;2005年03期

5 ;国际边坡工程会议2003年12月8日在香港召开[J];岩土力学;2004年01期

6 ;会讯[J];煤炭科学技术;1987年03期

7 孙秀华;毛国瑞;;燃烧剂在边坡控制爆破工程上的应用[J];爆破器材;1987年02期

8 张兴;边坡工程的可靠性分析[J];有色金属;1988年04期

9 K.Kikuchi,Y.Kitahara,H.Nakamura,S.Tanaka,O.Tsuruta,R.Yoshinaka,魏嘉昆;日本软岩边坡工程的新发展[J];露天采矿;1989年02期

10 K.Kikuchi,Y.Kitahara,H.Nakamura,S.Tanaka,O.Tsuruta,R.Yoshinaka,魏嘉昆;日本软岩边坡工程的新发展(续)[J];露天采矿;1989年03期

相关博士学位论文 前10条

1 郑旭辉;边坡地震动力失稳概率分析方法研究[D];中国地质大学(北京);2018年

2 吕庆;边坡工程灾害防治技术研究[D];浙江大学;2006年

3 喻和平;区间分析理论及其在边坡工程中的应用[D];河海大学;2006年

4 聂春龙;边坡工程风险分析理论与应用研究[D];中南大学;2012年

5 路世伟;露天转地下开采边坡爆破振动传播特性及安全判据研究[D];中国地质大学;2017年

6 刘永莉;分布式光纤传感技术在边坡工程监测中的应用研究[D];浙江大学;2011年

7 贾亮;加筋挡土墙的地震作用及动力稳定性分析[D];兰州理工大学;2011年

8 罗正东;基于逆可靠度理论的边坡稳定分析方法研究[D];湖南大学;2014年

9 孙书伟;微型桩结构加固边坡受力机制和设计计算理论研究[D];中国铁道科学研究院;2009年

10 向波;小直径钢管排桩抗滑机理及计算方法研究[D];西南交通大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 杨博;基于随机响应面法和随机场模型的边坡可靠度分析研究[D];武汉科技大学;2019年

2 尉迟衍春;复杂边坡多失效模式的确定方法及其工程应用[D];青岛理工大学;2018年

3 高冯;双面边坡地震稳定性特征及影响因素分析[D];中国地震局地球物理研究所;2018年

4 彭海;边坡工程处治技术分析研究及工程应用[D];中南大学;2011年

5 张振;风险评估方法在边坡工程中的应用[D];同济大学;2006年

6 陈胜波;边坡工程失稳灾害预警系统的研究[D];中南大学;2005年

7 罗元斌;边坡工程稳定性分析及处治技术研究[D];中南大学;2006年

8 刘胜男;动态管理模式在市政道路边坡工程中的应用研究[D];中南大学;2010年

9 邱天;区间分析在边坡工程中的应用[D];河海大学;2006年

10 董方帅;山区高速公路生态边坡工程技术研究[D];浙江大学;2008年

本文编号：2863739