基于有限元法的边坡稳定可靠度研究

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土体参数具有一定的变异性,在进行边坡稳定分析时采用基于概率的可靠度方法更加合理。目前,国内外边坡稳定可靠度分析的主要方法有一次二阶矩法、二次二阶矩法、响应面法、蒙特卡罗法等可靠度分析方法。其中,采用一次二阶矩法和二次二阶矩法的难点在于精确求解隐式功能函数偏导数,采用响应面法的难点在于响应面函数对取样点尤其是试验点附近需要很好的拟合,采用蒙特卡罗法时需要繁重的计算量。针对这些问题,本文研究了基于有限元法的边坡稳定可靠度分析方法。并根据截尾分布研究了土体参数左右截尾点对边坡稳定影响的敏感度。通过研究本文获得了如下研究成果。(1)根据边坡等效塑性应变的分布以及极限平衡理论,本文提出了一种确定边坡滑裂面以及安全系数的方法。该方法兼具了边坡稳定分析中有限元方法和极限平衡法的优点。本文将该方法计算结果与极限平衡法计算结果对比验证了该方法精度。同时本文也研究了根据刚刚贯通的塑性区确定边坡临界滑裂面的合理性;探讨了重力加速度取值对滑裂面位置及其边坡安全系数影响;探讨了滑裂面的离散数目对边坡安全系数的影响。(2)本文提出了一种边坡稳定可靠度分析的新型四阶矩计算方法。该方法将均匀设计法、径向基神经网络技术、最大熵原理相结合对边坡进行可靠性分析。最终得到边坡安全系数的概率密度函数近似表达式、边坡失效概率以及相应的可靠指标。本文将该方法的计算结果与蒙特卡罗法的计算结果对比验证了该方法的精度。(3)本文获得土体参数左右截尾点对边坡稳定影响的敏感性规律。采用本文提出的边坡稳定可靠度分析的四阶矩方法计算土体参数不同截尾点对应的边坡可靠指标,采用灰色关联理论对土体粘聚力和内摩擦角左右截尾点的敏感度进行了分析。该研究结果将会为基于截尾分布边坡稳定研究提供一些借鉴和参考。
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