基于可靠度理论的风化岩质边坡稳定性分析研究

作     者：陈坤杰 

作者单位：长沙理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：付宏渊

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 081401[工学-岩土工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：风化岩质边坡 可靠度 蒙特卡罗方法 正交试验 遗传算法 Matlab 

摘      要：随着我国大规模工程建设的开展，越来越多的项目涉及到边坡问题，而边坡工程的安全稳定与否不可避免的要遇到许多不确定性因素，如岩土体性质参数的复杂性、多变性、随机性等一系列因素，这些不确定性因素使常规的定值分析方法在应用中有颇多不足，因此，可靠性理论被引入到边坡稳定性分析中。可靠性理论从概率的角度对影响边坡稳定的各种因素的不确定性进行定量分析，从而定量得到坡体稳定的不确定性，是常规方法很好的补充和发展。 为了研究各主要影响因素对边坡稳定性的影响，对汝郴高速公路K9+650风化岩质边坡进行正交试验分析，考虑的因素主要有粘聚力c、内摩擦角φ、重度γ、坡高h和地震加速度A等5种参数。通过实验各因素的敏感性程度为：内摩擦角粘聚力高度重度地震加速度。为边坡的可靠度分析和优化设计提供了理论依据。 通过遗传算法搜索汝郴高速K9+650风化岩质边坡最危险滑动面，得出该边坡最危险滑动面的位置。通过Bishop条分法进行稳定性分析，建立边坡的可靠度计算模型，利用Matlab软件编程实现边坡稳定性蒙特卡罗法的模拟，进行边坡可靠度模拟计算。通过计算可以知道，当模拟次数N达到7000次以上时，失效概率基本趋于稳定为9.4﹪。通过安全系数Fs和频数f的关系图可以得到Fs的均值F为1.25，标准差F为0.134，计算得到可靠度指标β为1.86。 在边坡可靠度分析中,粘聚力c和内摩擦角φ的敏感性比其他因素大得多，故选取c和φ作为基本随机变量。岩土参数的变异性对可靠指标有很大的影响，通过不同变异系数的对比分析可以得到，随机变量c和φ变异性对β影响程度随变量均值的增大而增大，且φ的变异性对可靠指标β的影响要比c变异性的影响要大。