岩体力学参数的概率模型及其在边坡可靠性分析中的应用

来源 :中国地质大学 中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xi00xi
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随着概率论和模糊数学等数学理论相继被引入边坡的稳定分析,形成了考虑不确定性因素的新评价方法.在这些方法中,边坡稳定可靠度分析是一种具有代表性的方法.它从工程地质入手建立计算模型,将力学中的破坏准则与数学中的概率方法相结合,求解边坡局部或整体的可靠度或失效概率.使人们的研究工作朝着更切合实际的方向迈进了一大步.基于以上分析,该文主要研究内容如下:1.针对岩体力学参数的主要分布形式,研究了正态分布、指数分布、伽马分布、威布尔分布、对数正态分布、极值Ⅰ型分布、极值Ⅱ型分布的分布函数和密度函数及各分布的特征值.2.在边坡工程领域中,总体的分布参数精确值一般是未知的,均需通过参数估计来获得估计值.在实践中,有时我们很难由足够的知识准确地、直观地判断某一随机变量所属的分布类型,需要借助于其它方法.为此探讨了用点估计法选择岩体力学参数随机变量的概率分布模型的一般过程.3.随机变量及其统计规律性,是通过随机变量的分布和分布参数(数字特征如均值、方差和高阶矩)来描述的,只有已知参数分布值,随机变量的分布函数才能完全确定.因此,研究了对岩体力学参数统计特征值进行估计的矩法、最大似然法、和Bayes估计法.4.在岩土工程中,当不能预知某些岩体参数的分布规律时,为了确定总体分布,可以根据事先搜集到的岩体力学参数的实测资料,对总体分布作出一种假设H<,0>(例如假设服从正态分布或其他分布),然后检验H<,0>是否可信.文中研究了用X<2>检验法、K-S检验法对岩体力学参数概率分布模型进行检验的方法.5.判断岩体是否破坏常用的方法是,首先计算岩体在一定荷载作用下的应力状态,然后依据强度准则判断岩体是否失效或破坏,由于强度准则是判断岩体破坏与否的标准,因此它在工程设计、施工和研究中有着重要的作用.然而,强度准则本身就是岩体力学参数的函数表达式,因此基于岩体力学参数的概率模型,可将强度准则概率化,用失效概率作为判定岩体破坏的标准.6.边坡可靠性分析方法中的蒙特卡洛模拟法尽管不受分析条件的限制,不受随机变量的分布形式的影响,只要模拟次数足够多,就能得到一个相对精确的破坏概率值,但是由于目前很难精确测量和计算岩体的各随机变量的分布形式和分布参数,且计算次数太多十分不便,因此,其应用较难普遍展开.边坡可靠性分析方法中的统计矩法应用较方便,精度只可以满足一般的需要.7.常规有限元只能处理定值问题,它无法考虑岩土材料和岩土结构的不确定性,而可靠度理论与有限元相耦合的随机有限元能对具有随机性的岩土工程结构进行有限元分析.该文基于概率化后的岩体强度准则和一次二阶矩原理,运用了常规的有限元与可靠度理论中的验算点法相耦合的随机有限元对白岩沟滑坡稳定可靠度进行了分析,得出了一些有意义的结论.
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