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均质土坡渐进破坏可靠性分析

吴晓明  
【摘要】:可靠性理论在边坡稳定分析中已经得到了较多的研究及应用,考虑渐进破坏机理的边坡可靠性研究正逐渐展开,也是目前较为重要的研究课题之一。 本文首先对土性参数的不确定性来源进行了分析,并对其进行量化。同时对土性参数进行了统计分析,剔除人为带来的误差,保留土性参数自然的固有特性。在此基础上给出了参数变量的空间变异系数表达式。 接着,论文基于前人所提出的渐进破坏模型,利用土性参数统计,本文推导出了考虑条间力的脆性和应变软化土坡渐进破坏概率公式,并进一步系统研究分析了土性参数的固有变异性、系统不确定性、相关距离、相关系数等因素对渐进破坏概率的影响规律。结果表明,系统不确定性对渐进破坏概率的影响与土性参数的固有变异性同等重要,并且两者影响规律很类似;粘聚力c的固有变异性或系统不确定性对渐进破坏概率的贡献或敏感性程度比摩擦系数μ的大得多。 本文研究还表明,脆性土坡渐进破坏表现出破坏可能性陡增即破坏概率出现极值,此概率随着c,μ均值组合值的增大而减少,并有均值组合值越大此概率对应的变异系数或系统不确定性越大,而应变软化土坡渐进破坏无此现象。对比两种情况下的破坏概率发现,当均值组合小于某一分界值时,应变软化土坡渐进破坏概率随变异系数的增大快速增大,此时远大于相应条件下的脆性土坡渐进破坏概率,而在大于此值时增长非常缓慢,此时远小于相应条件下的脆性土坡渐进破坏概率。 尔后,本文利用一次二阶矩法得出考虑空间变异性的可靠度计算公式,同时推得安全系数变异系数的计算公式,并系统研究了各种不确定性对安全系数变异系数的影响规律。同时对土坡稳定性分析建议采用通过计算安全系数变异系数,综合计算安全系数和可靠度指标或破坏概率的双指标原则。 最后,对两种不同情况的实例进行计算和分析。本文研究得出的结论对土坡稳定分析有一定的理论指导意义。


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