边坡稳定的逆可靠度分析方法

论文摘要

边坡的稳定性是岩土工程所关注的重要问题之一。目前边坡稳定性分析方法很多,归结起来可分为两类,即确定性方法和不确定性方法。确定性方法如极限平衡法,作为边坡稳定性分析评价的传统方法,通过安全系数来定量评价边坡的稳定性,由于安全系数的直观性,因而被工程界广泛应用。但边坡工程设计和分析中涉及大量不确定性因素,而极限平衡法作为确定性分析方法,忽略了不确定性的影响,因而安全系数难以真实反映评价边坡的稳定性。可靠度分析方法作为不确定性方法,以可靠度指标或失效概率来评价边坡稳定性,在边坡的稳定性分析中能考虑边坡材料的不确定性因素,较极限平衡法更具合理性,但工程应用不方便。针对上述问题,将逆可靠度分析方法引入边坡的稳定分析评价中,在一定可靠度水平下,求得边坡稳定安全系数,融合安全系数的简单明了与可靠度指标的合理性,综合评价边坡的稳定性,这也符合运用多种方法综合评价边坡稳定性的发展趋势。本文阐述边坡稳定分析极限平衡法和可靠度分析法,并在可靠度分析理论的基础深入探讨了逆可靠度问题及逆可靠度各种分析方法,对基于验算点法的一次逆可靠度分析方法进行了详细介绍。然后在上述理论基础上,建立了基于瑞典条分法和Bishop法圆弧滑动面边坡稳定逆可靠度分析求解格式,并对算例进行了分析探讨,验证了逆可靠度法用于边坡稳定性分析的有效性和可行性。在此基础,将逆可靠度分析方法推广到任意滑动面边坡稳定性评价分析中,建立Janbu、Spencer和郎畏勒模式下逆可靠度分析的求解格式及计算步骤。在上述分析的基础上,利用Visual Basic6.0编制了Windows环境下运行的可视化的边坡稳定逆可靠度分析程序。该程序操作简便,适用于多岩土层非均质任意形状滑裂面边坡稳定分析,具有边坡稳定确定性分析和逆可靠度分析两大功能,便于计算结果的比较分析。然后运用逆可靠度分析程序对多个算例和工程实例进行分析讨论,并将分析结果与确定性分析结果进行对比,表明在边坡的稳定性分析中,忽略岩土参数的变异将会导致过高估计边坡的稳定性,使边坡偏于不安全。将逆可靠度法用于边坡的稳定性评价既满足了给定的可靠度水平,又考虑岩土参数的不确定性,更能反映边坡的真实情况,同时又以安全系数来评价边坡的稳定性,便于工程应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 边坡稳定性分析理论的研究现状
• 1.3 逆可靠度分析理论的研究现状
• 1.4 本文研究的内容及方法
• 第2章 结构可靠度分析理论
• 2.1 概述
• 2.2 结构可靠度分析的基本概念
• 2.2.1 不确定性
• 2.2.2 随机变量
• 2.2.3 极限状态与功能函数
• 2.2.4 结构可靠度与可靠指标
• 2.3 结构可靠度分析的基本概念
• 2.3.1 一次二阶矩法
• 2.3.2 蒙特卡洛模拟法
• 2.3.3 响应面法
• 2.3.4 高次高阶矩法
• 2.3.5 随机有限元法
• 2.4 本章小结
• 第3章 结构逆可靠度分析方法
• 3.1 概述
• 3.2 逆可靠度问题
• 3.3 逆可靠度分析方法
• 3.3.1 一次逆可靠度法（The inverse FORM）
• 3.3.2 基于HLRF的逆可靠度法
• 3.4 算例应用
• 3.5 本章小结
• 第4章 边坡稳定性分析方法
• 4.1 概述
• 4.2 边坡稳定性分析方法
• 4.2.1 极限平衡分析法
• 4.2.2 极限分析法
• 4.2.3 数值分析法
• 4.2.4 随机概率分析法
• 4.3 边坡稳定性极限平衡分析法
• 4.3.1 瑞典条分法
• 4.3.2 Bishop法
• 4.3.3 Janbu法
• 4.3.4 郎畏勒法
• 4.3.5 Spencer法
• 4.3.6 其他方法
• 4.4 极限平衡理论边坡稳定性分析方法的比较
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于逆可靠度法边坡稳定性分析
• 5.1 概述
• 5.2 圆弧滑裂面边坡稳定逆可靠度分析
• 5.2.1 基于瑞典条分法逆可靠度分析
• 5.2.2 算例分析
• 5.2.3 基于Bishop法逆可靠度分析
• 5.2.4 工程实例分析
• 5.3 任意滑裂面边坡稳定逆可靠度分析
• 5.3.1 边坡稳定逆可靠度分析程序的研制
• 5.3.2 边坡几何模型的建立
• 5.3.3 边坡物理几何参数的确定
• 5.3.4 基于Janbu法边坡稳定逆可靠度分析程序的实现
• 5.3.5 基于Spencer法边坡稳定逆可靠度分析程序的实现
• 5.3.6 基于郎畏勒法边坡稳定逆可靠度分析程序的实现
• 5.4 逆可靠度分析程序的使用
• 5.4.1 主界面
• 5.4.2 参数数据输入
• 5.4.3 逆可靠度分析计算
• 5.4.4 算例分析1
• 5.4.5 算例分析2
• 5.5 本章小结
• 第6章 工程应用分析
• 6.1 概述
• 6.2 自然地理条件
• 6.2.1 地形地貌
• 6.2.2 气象水文
• 6.3 工程地质条件
• 6.3.1 区域地质构造
• 6.3.2 不良地质路段情况
• 6.4 路堑边坡稳定逆可靠度分析
• 6.4.1 K3+295右侧路堑边坡
• 6.4.2 K10+740-930段
• 6.4.3 K58+260处路堑边坡
• 6.5 本章小结
• 结论及展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间发表和撰写的论文及参与课题）