边坡稳定的模糊随机有限元可靠度分析

边坡工程中同时存模糊性与随机性,应进行边坡稳定的模糊随机可靠度分析。在边坡稳定的随机有限元可靠度分析的基础上,提出了边坡稳定的模糊随机有限元可靠度的敏感性分析方法,它可以利用随机有限元分析的相应程序,能同时考虑参数的模糊性与随机性,能同时求得边坡的模糊可靠指标及模糊滑面位置。该方法利用了随机有限元敏感性分析的结果,在模糊截集上只需进行两次随机有限元分析即可求得该截集上可靠指标的极值,因此计算效率较高。算例分析表明:随着参数变异系数的增加,边坡的模糊可靠指标明显减小;对于均质土坡,模糊滑面的位置相对集中,形成模糊滑带;对于非均质土坡,模糊滑面的位置受边坡破坏机理的影响,参数的微小变异可能导致滑面位置发生较大变化。     

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。     

边坡稳定性的模糊可靠度分析

边坡工程的稳定性受多种因素的影响,其中一些还是随机性与模糊性等非确定性的因素。本文将统计分析、模糊数学和边坡破坏的可靠度理论结合起来,建立了粘性土坡破坏的随机模糊可靠度分析模型,并导出了相应的计算公式。     

边坡稳定可靠度分析

边坡稳定问题是土木工程中常会遇到的问题,常用的边坡稳定分析方法没有考虑土体力学性参数的离散性,计算结果必然也不能全面反映真实情况,本文介绍如何利用蒙特卡罗模拟的方法来分析边坡稳定性,计算边坡稳定的可靠度。     

岩质边坡稳定性的可靠度分析

以岩质边坡为研究对象，运用可靠度分析方法中的蒙特卡罗法，对边坡进行稳定性分析，提出了一种应用可靠度理论进行边坡稳定性计算的实用方法。     

边坡极限承载力的下限分析法及其可靠度理论

应用极限分析的下限法求解边坡的极限承载力,供助于有限单元法和线性规划法,可以较容易地建立静力许可场,并进而求得极限荷载的最大值。该法具有严格的理论基础,克服了人工建立静力场的困难。对无自重的边坡极限承载力问题,应用该方法得到的数值解与经典塑性力学得到的理论解的比较说明了本法的正确性和通用性。针对建立在极限平衡理论基础上的可靠度分析方法的不足,利用蒙特卡罗方法获得了边坡承载力下限解的可靠度指标。为克服蒙特卡罗方法数据量大、经济性差的特点,应用随机规划的区间概率法求取了边坡承载力的可靠度指标,该法具有坚实的数学基础和鲜明的物理意义。     

陡峭岩石边坡随机-模糊可靠度算法

给出了陡峭边坡极限平衡分析中计算随机–模糊可靠度的方法,这种方法将模糊数学原理与可靠性理论结合起来,导出了以模(糊事件)–精(确概率)指标表达的边坡工程随机–模糊可靠度公式,既考虑了岩石边坡工程的客观本质又满足了稳定性定量评价的要求,具有确定的数学表达形式,便于应用。     

花岗岩残积土边坡稳定性可靠度分析

运用工程上广泛采用的简化Bishop法建立极限状态方程，考虑容重、粘聚力和内摩擦角为随机变量，利用简洁实用的优化方法求解边坡的可靠度指标，并利用Excel中的规划求解工具进行求解，避免了正交变换和极限状态方程求偏导数的问题。针对福建省花岗岩砂质粘性土边坡进行可靠度分析，比较土性参数不相关与相关情况下的研究结果，说明边坡可靠度不仅与土体参数均值有关，而且与其变异系数和相关性有关，且变量的相关性对可靠度有较大影响。因此，边坡用传统安全系数法分析是稳定时，也存在失稳的可能。     

边坡可靠度分析的随机响应面法及程序实现

提出分析相关非正态变量可靠度计算问题的随机响应面法,采用Nataf变换成功地解决输入变量相关时随机响应面法的配点问题及可靠度计算问题。推导4～6阶Hermite随机多项式展开的解析表达式,并编写基于C#语言的随机响应面法计算程序。以岩质边坡平面滑动破坏模式为例证明随机响应面法在边坡可靠度分析中的有效性。研究结果表明,基于Nataf变换的随机响应面法能够有效分析含有相关非正态变量的边坡可靠度问题。随机响应面法的计算精度优于传统的FORM方法,其计算效率高于传统的蒙特卡罗模拟方法,其收敛性在数学意义上是有保证的。随机多项式展开的阶数几乎对边坡安全系数均值的估计没有影响,但是在边坡失效概率的计算中要选择适当的随机多项式展开的阶数。在基于随机响应面法的可靠度分析框架内,边坡安全系数计算和可靠度分析2个过程分开独立进行,同时计算安全系数和失效概率能够更加系统地进行边坡稳定性分析。研究成果为拓展随机响应面法在边坡可靠度分析中的应用奠定了一定的基础。     

同时考虑基本变量和极限状态模糊性的边坡模糊随机有限元可靠度分析

 基于边坡稳定有限元分析的滑面应力法,研究同时考虑基本变量模糊性和极限状态模糊性的边坡稳定模糊随机有限元可靠度分析方法。对于基本变量的模糊性,采用等价变换的方法将模糊变量等价变换为随机变量;对于极限状态的模糊性,基于概率积分法研究了模糊破坏概率及模糊随机可靠指标的求解方法。本方法既可求解边坡剖面上各有限单元的模糊随机可靠指标,亦可求解边坡整体最小可靠指标及临界滑面的位置;既可考虑基本变量的模糊性,又可考虑极限状态的模糊性,是常规的随机有限元可靠度分析方法的推广。当不考虑基本变量和极限状态的模糊性时,它即退化为随机有限元可靠度分析方法。     

岩土样本数目对边坡可靠度分析的影响研究

 工程实践中岩土取样数目通常较少,定量分析样本数量对边坡可靠度分析结果的影响大小,以保证分析结果的可靠性对工程实践有一定参考价值。考虑边坡饱和土体的不固结不排水抗剪强度,从2个角度出发探讨不同岩土样本数目对边坡可靠度分析结果的影响：(1) 假设参数的变异性已知,考虑统计不确定性,研究其对边坡可靠度分析结果的影响;(2) 提出一种模拟实际边坡工程取样试验的直观分析方法,根据多组参数抽样结果对边坡进行可靠度分析,得到边坡破坏概率的频数分布,进而由实际需要确定所需样本数量。分析结果表明,当参数变异性较大时,所需样本数较少,当参数变异性较小时,所需样本数较多,这与传统的概率方法确定样本数目结果不同。模拟边坡取样试验的分析结果表明：从边坡实际设计上看,对于变异系数为0.2～0.5的不排水强度参数所需样本数目一般在10～15范围内。     

基于遗传算法的土坡三维可靠度分析

 边坡稳定分析的三维安全系数方法和三维可靠度分析方法一般均需人为给定一个与滑坡体宽度相关的参数或仅针对固定三维滑面进行分析计算。由于这样计算得到三维安全指标并不是最小值，因此难以反映边坡真正的安全度水平。引入随机场局部平均计算模型，考虑土性参数的空间相关性，边坡存在一个最小可靠指标对应的三维滑坡形态，这为采用优化方法进行土坡稳定三维可靠度分析奠定基础。对最小三维可靠度指标与三维临界滑面存在的缘由进行分析。遗传算法是一种优秀的全局寻优算法，可以有效解决边坡稳定分析临界滑面搜索问题。引入土性参数的空间相关模型，结合边坡稳定的三维简化毕肖普方法，直接以边坡稳定的三维可靠度指标为优化目标，建立基于遗传算法的边坡稳定三维可靠度分析方法。该方法无需滑坡宽度的假定，可以得到真正的边坡稳定三维可靠指标及对应的三维临界滑面。算例说明该方法的有效性。     

基于加卸载响应比理论的边坡动力稳定分析方法

将加卸载响应比（LURR）理论引入边坡动力稳定分析研究中,建立边坡在地震作用下的加卸载响应模型,通过对边坡动力加卸载响应规律的研究,提出以代表边坡系统整体响应的加卸载响应度（LURD）代替边坡稳定分析传统方法中的安全系数,将边坡的变形分析和稳定性评价有机结合,探讨边坡动力稳定评价的新方法,并给出边坡在动荷载作用下的稳定性评价问题的解答。以马家岩水库右岸边坡为例,采用所提出的新方法进行计算,并与拟静力法、有限单元法和Newmark滑块法的计算结果进行对比,验证所提出方法的合理性及正确性,证明新方法可同时进行变形和稳定分析,较传统的动力分析方法精度更高。     

基于n维等效方法的岩质边坡楔体稳定体系可靠度分析

 提出岩质边坡楔体稳定体系可靠度分析的n维等效方法,建立考虑多失效模式相关的楔体稳定体系可靠度分析的概率故障树模型。采用四参数b 分布来描述可靠度分析中基本随机变量的分布。最后采用n维等效方法计算楔体稳定体系可靠度,并着重分析随机变量敏感性分析的3个层次及不同层次上的可靠度对基本随机变量的敏感性。结果表明,n维等效方法计算的楔体体系失效概率均在Cornell简单上下限法的范围内,它能够有效地评价楔体体系可靠度。概率故障树模型能够清晰直观地模拟多失效模式相关的楔体体系可靠度问题,忽略失效模式间的相关性将会明显高估楔体体系失效概率。此外,黏聚力和内摩擦角之间的负相关性对边坡的可靠度具有有利的影响。随机变量敏感性分为单一极限状态方程、单一失效模式以及体系可靠度3个不同的层次,在研究随机变量敏感性时必须明确相应的分析层次。水压力和结构面产状的敏感因子较大,因此布置良好的边坡排水系统以及进行详细的地质勘测工作是提高楔体可靠度有效的方法。研究成果为边坡风险分析奠定了一定的基础。     

基于矢量和方法的边坡动力稳定性分析

 边坡矢量和方法是基于力的矢量特性和边坡体真实应力场的分析方法,动力有限元法可模拟得到边坡体在天然地震动荷载作用下每一时刻的应力状态,在此基础上采用边坡矢量和法进行动力稳定性分析,可得到边坡体在地震动过程中的安全系数时程曲线,进而对其动力稳定性进行评价。针对一高陡边坡,在静力稳定性分析的基础上,针对软弱结构面控制的深层滑移面采用矢量和法进行动力稳定性分析,计算中考虑小震(50 a超越概率63%)和大震(50 a超越概率2%)作用下的动力响应。计算结果表明,在小震和大震作用下的动力安全系数分别为1.86,1.66。矢量和法能够较真实地模拟边坡在地震动过程中的动力特征和稳定性状态,为边坡动力稳定性分析提供一种切实可行的分析途径。     

石砌体结构抗震性能及其模糊抗震可靠度的研究

基于多年来对料石砌体拟动力抗剪试验的结果,本文提出石砌体抗震抗剪设计强度计算公式,并首次提出石砌体结构模糊抗震可靠度理论.     

基于组合赋权灰色模糊理论的边坡地震稳定性研究

针对边坡地震稳定性评判中影响因素的不确定性和信息的不充分性,为提高判别结果准确性,构建灰色模糊边坡地震稳定性综合评判模型。利用隶属函数和点灰度建立综合评判矩阵,通过熵权法和改进的AHP法进行组合赋权,减少单一赋权缺陷,最后用置信度识别准则判定边坡地震稳定性等级。通过对16个地震边坡实例进行评判,与灰色聚类法和未确知测度法相比准确率更高。研究表明,组合赋权灰色模糊综合评判模型是有效且可行的,为边坡地震稳定性综合评判提供一种新方法。     

基于有限元分析的岩质边坡稳定性模糊评判方法研究

随着模糊数学引入到岩质边坡稳定性分析中,已取得多项成果,但评价专家主观意识对评价结果的影响较大、评价因素覆盖面不全,因此评价系统对岩质边坡的针对性不足等问题始终存在。对此,在将岩体质量分级法和卸荷岩体力学理论引入到模糊评价系统的基础上,提出一种基于有限元分析的边坡稳定性模糊评判方法。该方法在增加和修正评判因素的同时,通过有限元模型的计算结果分析,选取适当的参照量,将某些因素影响进行定量化处理,从而确定这些因素的权重比,减少专家评分中主观上造成的偏差。结合实际工程的分析过程显示,该方法实际操作性较强,对岩质边坡的分析更具针对性,能使得较多的影响边坡稳定性因素参与评判。