黄土边坡可靠度的敏感性分析

论文摘要

边坡可靠度计算最常用的三种方法有蒙特卡洛法（Monte Carlo Method）、点估计法（Rosenblueth Method）和可靠指标法（First-Order Second-momenet Method）。在坡型与参数确定的情况下,三种方法计算结果有一定的差异。目前边坡工程中还没有可靠度计算的统一标准,使用不同的计算方法对合理评价边坡可靠度存在困扰。针对这一问题,本文以黄土高边坡为研究对象,选用简化毕肖普法建立状态函数,通过变化强度参数、参数变异系数和坡型对三种可靠度计算方法所得结果进行了系统分析,结果认为：（1）在稳定系数大于1.0的边坡中,蒙特卡洛所求失效概率大于点估计法和一次二阶矩法,最大差值达8%。而一次二阶矩法与点估计法所得结果相差较小。边坡稳定系数在1.3左右,蒙特卡洛法与其它两种方法计算结果相差最大,当边坡稳定系数大于1.5时,三种方法随稳定系数的增大失效概率降低幅度极小,说明理论上取安全系数为1.5更为合理。（2）参数的均值控制着边坡的稳定系数,进一步控制着边坡失效概率和可靠指标,但参数的变异系数对失效概率的影响极大,随着δc和δφ的增大,蒙特卡洛法计算的失效概率与一次二阶矩法和点估计法计算得失效概率的差值增大,但并不是单调增加,达到峰值后,差值有所降低,这个峰值在δc=0.2～0.35之间和δφ=0.1～0.25之间；点估计法与一次二阶矩法的差值随δφ的增大；在单调增大。δc对蒙特卡洛法影响较大,对点估计法和一次二阶矩法影响较小。内摩擦角均值及变异系数δφ对三种计算方法的敏感性均高于粘聚力均值及变异系数δc。（3）三种可靠度计算方法对坡高与坡率的变化敏感性较低,在稳定系数介于1～1.5之间时各种方法差值波动较小。在稳定系数增大时,蒙特卡洛法所得失效概率减小幅度小于点估计法和一次二阶矩法。（4）综合强度参数、变异系数及坡型对三种方法所求结果差值的分析,提出用于公路边坡设计时,点估计法和一次二阶矩法的目标失效概率及可靠指标建议值。并推荐工程上采用点估计法进行可靠度计算。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 研究现状
• 1.3 本文研究思路
• 第二章 可靠度计算理论及方法
• 2.1 可靠度理论基础
• 2.1.1 可靠度与失效概率
• 2.1.2 功能函数的定义及其讨论
• 2.1.3 可靠指标
• 2.2 可靠度计算方法
• 2.2.1 蒙特卡洛法
• 2.2.2 点估计法
• 2.2.3 一次二阶矩法
• 第三章 黄土边坡可靠度对强度参数及坡型的敏感性分析
• 3.1 基本计算参数与极限状态方程的确定
• 3.2 三种可靠度计算方法的模拟结果分析
• 3.2.1 可靠度对强度参数均值的敏感性分析
• 3.2.2 可靠度对变异系数的敏感性分析
• 3.2.3 坡型对可靠度的敏感性分析
• 3.2.4 稳定系数和失效概率、可靠指标的关系
• 3.3 目标失效概率的提出
• 第四章 三种方法可靠度计算方法对实测黄土边坡的应用
• 4.1 工况描述
• 4.2 三种方法结果对比
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录