快速蒙特卡罗法及其在土坡可靠度分析中的应用

为了合理地进行土坡稳定可靠度分析，提出了一种快速确定土坡概率性临界滑动面（具有最小可靠度指标的滑动面）的策略，其思路为：随机生成大量可行滑动面，并分别计算这些滑动面与确定性临界滑动面之间的相关系数，给定一系列相关系数的区间，将相关系数位于某区间的滑动面分为一组，对该组滑动面应用快速蒙特卡罗法(两次抽样)计算滑动面的“伪”可靠度指标，挑选“伪”可靠度指标最小的滑动面作为该组的代表性滑动面，然后综合比较各组代表性滑动面的可靠度指标，可靠度指标最小的滑动面即为概率性临界滑动面。算例分析结果表明：快速蒙特卡罗法可以快速找到土坡概率性临界滑动面，可用于土坡可靠度分析。     

基于改进萤火虫优化算法和考虑空间变异特性的边坡最小安全系数确定研究

在基本萤火虫算法中引入“短视”策略,结合一典型不排水边坡短期稳定问题,考虑土体材料的空间变异特性,构建相应参数的随机场,探讨了萤火虫个体数目N、移动步长β对萤火虫算法搜索效率的影响。结果表明:在其他条件相同的前提下,引入“短视”策略的萤火虫算法较未采取“短视”策略的萤火虫算法结果标准差要小,说明“短视”策略可以提高萤火虫算法的寻优能力;萤火虫个体数目N的增加也会提高算法的寻优能力,但是算法的计算时间T与N^2.1成正比;从安全系数平均值角度来看,移动步长β的合理取值建议介于0~2之间;相同参数设置下萤火虫算法在波动范围较大时搜索到的安全系数标准差较之波动范围较小时的标准差要小,证明了波动范围增大后,边坡稳定最小化安全系数这一优化问题的复杂程度减弱;在考虑土体材料空间变异特性时,要变换算法的参数或者尝试不同的优化算法,以确保找到最小的安全系数及失稳模式。     

局部安全系数法中约束对土坡稳定分析的影响

为研究局部安全系数法中不同约束条件对土坡稳定分析的影响,结合两典型土坡,对局部安全系数法这一双重优化问题中的约束条件进行了分析,约束条件主要包括极大化问题中条块间法向力、剪切力、条底法向力需满足的约束以及极小化问题中可行滑动面需满足的约束条件,研究结果表明,限制条块间法向力为正,而允许条间剪切力为负条件下,局部安全系数法所得结果较为合理.     

蒙特卡罗法在边坡失效概率计算中的应用

为了定量地掌握蒙特卡罗法中抽样次数对固定滑动面失效概率的影响程度,针对两个边坡,分别假定潜在滑动面为圆弧和非圆弧,土体材料的黏聚力和内摩擦角为服从正态分布的随机变量,选取不同的滑动面,进行了不同抽样次数下的计算分析．对比分析发现：对于失效概率为0的滑动面而言,抽样次数的大小对结果没有影响,而失效概率大于0的滑动面,随着抽样次数的增加,失效概率有减小的趋势．     

边坡地震稳定性分析的拟静力方法适用性研究

针对拟静力方法是否适用于水平设计加速度值较大条件下的地震边坡稳定性分析问题,选取两个典型均质土坡,分别采用极限平衡毕晓普方法与FLAC 2D强度折减方法进行了不同水平设计加速度条件下,地震边坡抗滑稳定性安全系数以及临界滑动面的变化趋势,研究结果发现:对于粘聚力较小的均质土坡而言,无论是极限平衡毕晓普法还是FLAC 2D强度折减法,静力条件下的临界滑动面较浅,随着水平设计加速度值的逐渐增大,地震边坡抗滑稳定安全系数逐渐减小,极限平衡毕晓普法得到临界滑动面基本保持不变,FLAC 2D强度折减法得到的剪应变云图逐渐变窄;对于粘聚力较大而摩擦角较小的均质土坡而言,静力条件下的临界滑动面较深,两种方法下,随着水平设计加速度的增加,抗滑稳定安全系数逐渐减小,临界滑动面逐渐加深,当水平设计加速度值增加到一定程度后,拟静力方法不再适用于地震边坡稳定分析。     

动态和声搜索算法在土坡稳定分析中的应用

为了改善基本和声搜索算法中参数不易确定的问题,通过设置一系列参数组合,根据每组参数组合的搜索表现,动态地选择并确定和声算法的参数,提出动态和声搜索算法,并将动态和声搜索算法应用于土坡稳定分析中,通过算例分析证明了动态和声搜索算法的有效性。     

边坡稳定有限元强度折减法与极限平衡法对比

通过算例对有限元强度折减法和极限平衡法在边坡稳定性分析中的性能进行了比较,结果表明:有限元计算网格尺寸可选取最大计算长度的3%～5%;极限平衡法较有限元强度折减法计算耗时少;极限平衡法计算结果均落在有限元强度折减法所得贯通塑性区之内,简布法所得滑动面较之Spencer法的结果偏下。     

边坡临界滑动面确定的蛙跳算法

将蛙跳算法引入到边坡极限平衡稳定性分析中,详细介绍了蛙跳算法的流程,并对典型土坡进行了计算分析,结果表明:蛙跳算法搜索到的最危险滑动面上较多的点位于软弱夹层内,所得到的安全系数比遗传算法结果更为合理。通过正交试验分析了蛙跳算法各个参数对计算结果的影响,并给出了推荐的参数取值。     

基于代表性滑动面的边坡系统可靠度分析

边坡可能沿很多个滑动面发生滑动,因此边坡稳定可靠度分析实质上是一个系统可靠度问题。在分析滑动面安全系数相关性的基础上,提出了代表性滑动面筛选的策略,利用蒙特卡罗法产生样本值对每个样本值,仅计算代表性滑动面而非所有可行滑动面的安全系数,选择最小的安全系数作为此样本值的抽样结果,提出了基于代表性滑动面的边坡系统可靠度分析方法。通过2个算例分析,研究了滑动面筛选时相关系数阈值ρ0对计算结果的影响,通过与常规蒙特卡罗法及已有结果的比较,证明了本文方法的有效性及高效性。     

伪蒙特卡罗法及其在边坡可靠度分析中的应用

在确定具有最小可靠度指标的滑动面（即临界可靠度滑动面）时,由于常规的蒙特卡罗法抽样耗时巨大,临界可靠度滑动面的获得较为耗时。对于均质边坡,利用简化Bishop法构建了可靠度分析的功能函数,设计了6种随机变量的标准差组合,假定了随机变量的4种抽样范围,利用抽样次数较小的蒙特卡罗法即伪蒙特卡罗法对随机生成的132组可行滑动面进行了伪可靠度指标的计算并与蒙特卡罗法计算得到的可靠度指标进行了比较分析,研究发现：只有一个随机变量的前提下,滑动面的伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标呈完全线性关系,在其它条件相同的情况下,伪蒙特卡罗法抽样范围越大,伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标之间的拟合直线斜率越小,反之亦然;伪蒙特卡罗法抽样次数越大,伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标之间的拟合直线斜率越大,反之亦然。对均质边坡,可应用伪蒙特卡罗法快速计算其临界可靠度指标。