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基于强度折减法的边坡可靠度研究

罗显枫  
【摘要】:我国病险水库多且分布广、坝堤溃决突发性强,严重危害国家公共安全。在所有病险溃坝中由于滑坡造成的溃决事件数量较多,因此有必要对滑坡风险问题进行科学评估,而从力学仿真出发进行边坡稳定失效概率的研究是滑坡风险问题量化评估中极为重要的科学手段。本文以此为目的,以强度折减法这一力学假定来进行边坡安全系数计算,并结合响应面法和蒙特卡罗法进行边坡可靠度计算。主要研究内容如下: (1)用蜂群算法对Kriging模型进行优化,优化后的Kriging模型比响应面法中采用的其它代理模型进行非线性函数模拟效果更好。然后提出一种基于优化后的Kriging模型的结构可靠度混合优化算法。该算法应用到重力坝单元可靠度和边坡稳定可靠度求解问题中求解误差非常小,而且只需要少量的样本数量从而能有效的节约计算时间。 (2)对基于多个样本点的强度折减法进行研究,提出了链表筛分法。该算法将链表算法嵌套在强度折减法的每一增量步中来筛选出可靠度计算中需要的失效样本点,而且同时还吸收了强度折减法原有计算边坡安全系数的顺序搜索法和二分搜索法的优点。这种方法将原有两种搜索方法求解边坡失效概率需要的时间大大缩短。 (3)计算了稳定饱和渗流作用下的边坡可靠度。进行了稳定饱和渗流边坡可靠度计算,研究了自由液面的存在对边坡可靠度的影响。利用概率洪水理论和稳定饱和渗流模型对澄碧河大坝下游边坡可靠度进行了研究,这种分析方法更能反映大坝的真实安全情况。 (4)计算了非稳定非饱和渗流作用下的边坡可靠度。针对大坝上游水位骤升和骤降这两种工况下的边坡可靠度采用非稳定非饱和渗流模型进行计算,并详细研究了基质吸力对边坡可靠度指标的作用效果,为相关的工程安全评价提供了科学的依据。


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