露天矿边坡安全的模糊随机可靠度分析

论文摘要

边坡工程的安全稳定性分析是国内外岩土工程领域的一个研究热点。传统的边坡稳定性分析方法是定值分析法（如极限平衡法）,没有考虑边坡载荷、物理力学参数等客观存在的不确定性。事实上,边坡工程的不确定性问题,不仅包括模糊性,还包括随机性。因此传统的分析方法不能很好地解决边坡工程的模糊随机不确定性问题。本文在讨论边坡工程中存在的模糊随机性基础上,研究了两种考虑了边坡工程的模糊随机不确定性的分析方法,建立了边坡工程的模糊随机可靠度计算模型和模糊综合评价统一模型,最后结合工程实例分析了露天矿边坡安全的模糊随机可靠度。论文的主要研究内容和结论如下:（1）综述了边坡稳定性分析方法及其研究现状,讨论了露天矿边坡工程中的模糊随机不确定性,指出模糊综合评价和模糊随机可靠度分析方法可以很好地解决边坡工程的模糊随机不确定性问题。（2）建立了边坡工程的模糊随机可靠度计算模型。在可靠度分析中引入模糊理论,研究模糊随机可靠度分析方法,提出了两种计算边坡模糊随机可靠度的方法,即根据安全系数的隶属函数计算和根据模糊极限状态方程计算;讨论了三种不同的安全系数的隶属函数;建立了模糊性和随机性统一的模糊随机可靠度计算模型。（3）对露天矿边坡安全进行了事故树分析。将导致边坡破坏的原因归结为自然灾害、非自然灾害和人为工程活动的破坏,建立了露天矿边坡破坏事故树。对事故树进行了定性分析,找出了事故可能发生的最小路径和预防事故发生的基本途径;得到了各个基本事件的结构重要度排序,为确定有效的稳定性判定方法和合理经济的治理边坡方案提供了重要依据。（4）建立了露天矿边坡稳定性的模糊综合评价统一模型。针对边坡工程的不确定性问题,运用模糊数学中“隶属度”的概念,用从0-1来描述由“肯定”到“否定”的过渡。选取了十四个影响边坡稳定性的作用因素;根据不同的稳定状态,将边坡划分为五个等级;构造了定量和定性作用因素的隶属函数;用层次结构分析法确定各作用因素的一级和二级权重。采用二级综合评判的方法,对两个具体的露天矿边坡工程实例进行了分析。结果表明,本文所建立的模糊综合评价模型可以作为露天矿边坡稳定性的模糊综合评价统一模型。（5）以边坡平面破坏为实例,计算边坡的模糊随机可靠度。计算结果表明,同时考虑变量的不确定性和破坏准则的不确定性的模糊随机可靠度分析方法是合理、可行的;采用根据工程实际经验得出的隶属函数与根据概率理论得出的隶属函数相比,计算所得的模糊随机可靠度更加准确、接近实际。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究意义
• 1.2 边坡稳定性分析的研究现状
• 1.3 边坡稳定性分析方法综述
• 1.4 边坡工程的模糊随机不确定性问题的研究
• 1.4.1 模糊综合评价方法的研究现状
• 1.4.2 模糊随机可靠度分析方法的研究现状
• 1.5 本文的主要研究内容及创新点
• 第二章 露天矿边坡的模糊随机性研究
• 2.1 露天矿边坡安全的主要影响因素
• 2.1.1 自然因素
• 2.1.2 人为因素
• 2.2 模糊性和随机性研究
• 2.2.1 事件的模糊性及其概率
• 2.2.2 事件的随机性及其概率
• 2.2.3 模糊性和随机性的区别及联系
• 2.3 露天矿边坡工程中的模糊随机不确定性
• 2.4 本章小结
• 第三章 模糊随机可靠度分析方法研究
• 3.1 可靠度理论简介
• 3.2 模糊性和随机性统一的模糊随机可靠度分析模型研究
• 3.2.1 模糊随机变量
• 3.2.2 模糊随机功能函数和模糊随机极限状态方程
• 3.2.3 安全系数的隶属函数
• 3.3 模糊随机可靠度的计算方法
• 3.4本章小结
• 第四章 露天矿边坡安全的事故树分析
• 4.1 露天矿边坡的基本情况
• 4.2 边坡破坏的事故树分析
• 4.2.1 事故树分析方法简介
• 4.2.2 建造边坡破坏事故树
• 4.2.3 事故树的定性分析
• 4.2.4 结果分析
• 4.3 边坡维护治理措施
• 4.4 本章小结
• 第五章 露天矿边坡的模糊综合评价统一模型
• 5.1 模糊数学简介
• 5.2 模糊综合评价方法
• 5.2.1 模糊综合评价的数学模型
• 5.2.2 多级综合评价模型
• 5.2.3 隶属函数的确定
• 5.2.4 因素权重的确定
• 5.3 模糊综合评价的工程实例模型
• 5.3.1 边坡稳定性的分类及作用因素的选取
• 5.3.2 隶属函数的构造
• 5.3.3 用层次分析法确定权重
• 5.4 工程实例分析
• 5.4.1 实例一
• 5.4.2 实例二
• 5.5 边坡稳定性的模糊综合评价统一模型研究
• 5.6 本章小结
• 第六章 模糊随机可靠度的计算实例
• 6.1 算例一
• 6.1.1 边坡平面破坏的计算模型
• 6.1.2 功能函数的推导
• 6.1.3 基本随机变量的模糊化处理
• 6.1.4 极限状态的模糊化处理
• 6.1.5 模糊随机可靠度的计算
• 6.1.6 结果分析
• 6.2 算例二
• 6.2.1 二维渐进破坏边坡
• 6.2.2 功能函数的推导
• 6.2.3 基本随机变量
• 6.2.4 模糊随机可靠度的计算
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 进一步研究的展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要研究成果