土性参数空间变异性与边坡渐进破坏可靠性分析研究

发布时间：2019-08-10 10:47

【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。
【图文】：

土性参数,趋势函数,随机波动,摸式

2.3.1趋势函数利用随机变量模拟土层，在统计参数变异性指标时，图2.1 (a)和图2.1(b)将得到相同的结果，这显然与其真实的土性不符。图2.1 (a)中显示的不确定性明显大于图2.1(b),这是由于图2.1(b)中存在明显的确定性趋势分量。smi 测试值—XT"7一 “一一\ ./ 、/??V.. V .? ? ??? ? ?? ? ?务1 ? ? ?sa ? * ? ?gs” s(a) (b)图2.1沿深度方向土性参数不同的变异摸式Phoon & Kulhawy (1999)将土性参数表示成一个趋势函数和一个随机波动函数的和，为了表述上的方便，本文以一维随机场为例进行分析：Y{Z) = Y{Z) + Y{Z) (2.13)式中，Z表示深度坐标，F(z)为趋势函数，；F(z)为随机波动函数。趋势分量可以通过回归分析得到，故土性参数的不确定性仅包含在随机波动分量中。在实际工程中，采用由随机波动分量统计得到的各阶距指标才能避免出现高的变异性

曲线,递推空间法,曲线,平稳点

(3)考虑空间变异性当懫用平稳性较好，，可信度较高的递推空间法时，可得到图2.3所示的1\?)~?曲线图，其拟合曲线的函数表达式为r(n) = 1.67e"^_6”+0.15e』°<^”，平稳点取 w=20 时，r(n)=0.1357。23
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU43

【参考文献】