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1.
岩土工程现场勘察试验通常只能获得有限的试验数据,据此难以真实地量化土体参数的空间变异性。提出了考虑土体参数空间变异性的概率反演和边坡可靠度更新方法,基于室内和现场两种不同来源的试验数据概率反演空间变异参数统计特征和更新边坡可靠度水平,并给出了计算流程。此外为合理地描述土体参数先验信息,发展了不排水抗剪强度非平稳随机场模型。最后通过不排水饱和黏土边坡算例验证了提出方法的有效性,并探讨了试验数据和钻孔位置对边坡后验失效概率的影响。结果表明：提出方法实现了空间变异土体参数概率反演与边坡可靠度更新的一体化,基于有限的多源试验数据概率反演得到的土体参数均值与试验数据非常吻合,明显降低了对参数不确定性的估计,更新的边坡可靠度水平显著增加。受土体参数空间自相关性的影响,试验数据对钻孔取样点附近区域土体参数统计特征更新的影响明显大于距离取样点较远区域。 相似文献
2.
《岩土力学》2017,(12):3555-3564
某一特定岩土场地的试验数据、监测资料和观测信息等通常十分有限,然而贝叶斯方法却可充分利用有限的场地信息克服试验数据样本量较小的不足。为有效估计有限样本条件下参数统计特征,提出了基于结构可靠度方法和贝叶斯更新(BUS)的边坡可靠度更新方法,通过融入直剪试验数据更新无限长边坡可靠度验证了提出方法的有效性,并系统探讨了岩土体参数先验信息如试验样本量、概率分布和似然函数模型对边坡可靠度更新的影响规律。结果表明:BUS方法能够考虑岩土体参数概率分布和似然函数模型的影响,融入有限的场地信息准确地估计参数统计特征和更新边坡可靠度,为解决有限样本条件下边坡可靠度更新问题提供了一条有效的途径。土体参数概率分布对边坡可靠度更新结果(参数后验均值、标准差以及更新的失效概率)具有重要的影响,基于常用的正态和对数正态分布的边坡可靠度更新结果偏于保守,相比之下,似然函数模型对边坡可靠度更新结果的影响相对较小。此外,岩土体参数不确定性和更新的边坡失效概率均随着试验样本量的增大而减小,但当样本量增大到一定程度时它们的变化不大。 相似文献
3.
多层土坡在岩土工程实际中十分常见,不仅土体参数存在一定的空间变异性,而且土体框架呈现明显的层状分布特征,然而目前对考虑土体参数空间变异性的多层土坡稳定可靠度研究的远远不够。提出了基于多重响应面边坡系统可靠度分析的蒙特卡洛模拟（MCS）方法,给出了计算流程图,系统地研究了考虑土体参数空间变异性的多层土坡系统可靠度问题。结果表明,提出方法能够有效地分析考虑参数空间变异性低失效概率水平的多层土坡系统可靠度问题,并且具有较高的参数敏感性分析计算效率。 相似文献
4.
降雨诱发斜坡失稳机理及可靠度分析通常忽略了现场观测信息的影响,包括斜坡在天然条件下保持稳定或经历历史降雨后保持稳定等观测信息.以无限长斜坡模型为例,采用贝叶斯更新方法基于“斜坡经历某次历史降雨后仍保持稳定”这一现场观测信息概率反分析空间变异水力和抗剪强度参数,基于蒙特卡洛模拟方法计算不同降雨历时下斜坡失效概率,对比分析忽略观测信息对斜坡失效概率估计所造成的影响.结果表明：概率反分析通过融合历史降雨下斜坡稳定性观测信息,可有效排除因抗剪强度参数空间变异性导致斜坡沿软弱层发生失稳的可能性,为客观评价降雨诱发的空间变异斜坡失效概率奠定了基础.如果忽略“斜坡经历某次历史降雨后仍保持稳定”这一观测信息会明显高估斜坡失效概率,尤其在降雨初期.本研究成果为揭示降雨诱发斜坡失稳机制提供新的视角. 相似文献
5.
受工程勘察成本及试验场地限制,可获得的试验数据通常有限,基于有限的试验数据难以准确估计岩土参数统计特征和边坡可靠度。贝叶斯方法可以融合有限的场地信息降低对岩土参数不确定性的估计进而提高边坡可靠度水平。但是,目前的贝叶斯更新研究大多假定参数先验概率分布为正态、对数正态和均匀分布,似然函数为多维正态分布,这种做法的合理性有待进一步验证。总结了岩土工程贝叶斯分析常用的参数先验概率分布及似然函数模型,以一个不排水黏土边坡为例,采用自适应贝叶斯更新方法系统探讨了参数先验概率分布和似然函数对空间变异边坡参数后验概率分布推断及可靠度更新的影响。计算结果表明：参数先验概率分布对空间变异边坡参数后验概率分布推断及可靠度更新均有一定的影响,选用对数正态和极值I型分布作为先验概率分布推断的参数后验概率分布离散性较小。选用Beta分布和极值I型分布获得的边坡可靠度计算结果分别偏于保守和危险,选用对数正态分布获得的边坡可靠度计算结果居中。相比之下,似然函数的影响更加显著。与其他类型似然函数相比,由多维联合正态分布构建的似然函数可在降低对岩土参数不确定性估计的同时,获得与场地信息更为吻合的计算结果。另外,构建似然函数时不同位置处测量误差之间的自相关性对边坡后验失效概率也具有一定的影响。 相似文献
6.
考虑参数空间变异性的非饱和土坡可靠度分析 总被引：2，自引：0，他引：2
在考虑多个土体参数空间变异性的基础上,提出了基于拉丁超立方抽样的非饱和土坡稳定可靠度分析的非侵入式随机有限元法。利用Hermite随机多项式展开拟合边坡安全系数与输入参数间的隐式函数关系,采用拉丁超立方抽样技术产生输入参数样本点,通过Karhunen-Loève展开方法离散土体渗透系数、有效黏聚力和内摩擦角随机场,并编写了计算程序NISFEM-KL-LHS。研究了该方法在稳定渗流条件下非饱和土坡可靠度分析中的应用。结果表明：非侵入式随机有限元法为考虑多个土体参数空间变异性的非饱和土坡可靠度问题提供了一种有效的分析工具。土体渗透系数空间变异性和坡面降雨强度对边坡地下水位和最危险滑动面位置均有明显的影响。当降雨强度与饱和渗透系数的比值大于0.01时,边坡失效概率急剧增加。当土体参数变异性或者参数间负相关性较大时,忽略土体参数空间变异性会明显高估边坡失效概率。 相似文献
7.
基于均质路堤边坡Monte Carlo法的稳定可靠度计算,分析了临界滑面搜索策略和稳定分析方法两类模型不确定性对边坡可靠度的影响特性,讨论了边坡失效概率随土工参数变异性的变化规律。研究表明,选用不同的临界滑面搜索策略所得可靠度结果差异不大,参数滑面法（overall slope）的失效概率略大于均值滑面法（global minimum）,但差别对边坡稳定性分析没有实质性影响;土性参数变异水平是影响边坡可靠度的最重要因素,边坡在相同设计参数安全系数下的可靠度指标随参数变异性增大而急剧降低;不同稳定性分析方法对应的安全系数概率密度函数曲线形态基本一致,但失效概率差异明显,因此目标可靠度指标取值应与稳定性分析方法相适应。提出的考虑土工参数变异水平的安全系数取值修正原则,对改进确定性设计的边坡稳定分析技术有积极意义。 相似文献
8.
约束随机场下的边坡可靠度随机有限元分析方法 总被引：2，自引：1，他引：1
目前边坡可靠度中常用的简化分析方法,不考虑边坡土体的空间变异性,每次计算整个边坡都取用相同的强度参数,由离散点试样试验得到的土体参数统计特性只能反映点特性,而边坡的稳定性受滑面上平均抗剪强度特性控制,因此,需要考虑空间范围内的平均特性。描述空间变异性的随机场理论对变异性较高的土体,实际上高估了其空间变异性。把随机场理论和地质统计中的区域化变量理论结合起来,建立约束随机场,并在此基础上进行Monte-Carlo随机有限元分析。计算实例表明,在高变异性条件下约束随机场能有效降低完全随机场的模拟方差,得到更低的破坏概率。对比了随机有限元和简化法的计算结果表明,简化法在土体强度变异性很高时其结果并非偏于保守。另外也指出了可靠度分析中存在的边坡尺度效应和简化法的适用条件。 相似文献
9.
准确预测路堤沉降对于规避风险和减小成本至关重要。传统的仅基于场地勘察数据的路堤沉降预测方法的预测值常偏离监测值。提出了基于贝叶斯理论的多源信息融合方法进行路堤沉降预测,采用有限元法模拟多层土体的固结沉降,并结合高效的马尔科夫链蒙特卡洛模拟法更新土体参数得到高维后验分布。以新南威尔士州的Ballina地区试验路堤数据为例说明了所提方法的有效性。结果表明,基于贝叶斯理论的多源信息融合方法可以有效融合勘察和监测数据,通过多源数据融合能够较准确地预测路堤沉降。对于Ballina路堤,总体上随着监测数据量的增加,路堤沉降预测预测精度逐渐提高。使用0～116 d监测数据可以准确地预测地表沉降;基于0～496 d监测数据可同时准确预测所有监测点的沉降。对于Ballina路堤,先验信息对沉降预测具有一定影响,但观测误差对预测准度影响微弱。 相似文献
10.
《岩土力学》2021,(2)
准确预测路堤沉降对于规避风险和减小成本至关重要。传统的仅基于场地勘察数据的路堤沉降预测方法的预测值常偏离监测值,本文提出了基于贝叶斯理论的多源信息融合方法进行路堤沉降预测,采用有限元法模拟多层土体的固结沉降,并结合高效的马尔科夫链蒙特卡洛模拟法更新土体参数得到高维后验分布。以新南威尔士州的Ballina地区试验路堤数据为例说明了所提方法的有效性。结果表明,基于贝叶斯理论的多源信息融合方法可以有效融合勘察和监测数据,通过多源数据融合能够较准确地预测路堤沉降。对于Ballina路堤,总体上随着监测数据量的增加,路堤沉降预测预测精度逐渐提高。使用0-116天监测数据可以准确地预测地表沉降;基于0-496天监测数据可同时准确预测所有监测点的沉降。对于Ballina路堤,先验信息对沉降预测具有一定影响,但观测误差对预测准度影响微弱。 相似文献
11.
《岩土力学》2020,(2)
准确预测路堤沉降对于规避风险和减小成本至关重要。传统的仅基于场地勘察数据的路堤沉降预测方法的预测值常偏离监测值,本文提出了基于贝叶斯理论的多源信息融合方法进行路堤沉降预测,采用有限元法模拟多层土体的固结沉降,并结合高效的马尔科夫链蒙特卡洛模拟法更新土体参数得到高维后验分布。以新南威尔士州的Ballina地区试验路堤数据为例说明了所提方法的有效性。结果表明,基于贝叶斯理论的多源信息融合方法可以有效融合勘察和监测数据,通过多源数据融合能够较准确地预测路堤沉降。对于Ballina路堤,总体上随着监测数据量的增加,路堤沉降预测预测精度逐渐提高。使用0-116天监测数据可以准确地预测地表沉降;基于0-496天监测数据可同时准确预测所有监测点的沉降。对于Ballina路堤,先验信息对沉降预测具有一定影响,但观测误差对预测准度影响微弱。 相似文献
12.
《岩土力学》2017,(5):1385-1396
目前涉及岩土体不均匀性的岩土问题可靠度分析大多只考虑岩土体的固有变异,即岩土体特性参数的不均匀性,未考虑涉及不同岩土体材料的地层变异。地层变异在实际滑坡中广泛存在,其表现为不同类型岩土材料(如黏土、粉土、砂土)的互相嵌套,或一种类型岩土体在另一种较均质岩土体中的随机分布。为此,提出了利用钻孔资料评估考虑地层变异时边坡稳定不确定性的分析方法。根据已有钻孔资料设计了不同的钻孔布置方案,建立了表征地层变异的马尔可夫链模型,采用有限元强度折减法进行边坡稳定性分析,探讨了钻孔布置方案对评估边坡稳定安全系数和失效概率不确定性的影响。以澳大利亚珀斯市钻孔资料为例,分析了所提方法的有效性。结果表明,钻孔布置方案对边坡稳定安全系数和失效概率的不确定性评估有重要影响。考虑地层变异时,边坡稳定安全系数可以用Johnson分布来描述;边坡稳定安全系数统计量和失效概率不一定随钻孔数量增加而单调变化,边坡影响区域以内钻孔对评估边坡稳定安全系数的不确定性最为有效;当钻孔数目逐渐增加时,边坡安全系数均值逐渐收敛至精确值。 相似文献
13.
《岩土力学》2017,(Z1):255-262
通过反向采用极向条分的极限分析上限法获取临界强度参数对,拟合得到预应力锚索边坡对应的抗震全局极限响应面方程,将其作为内核函数使用Monte Carlo模拟得到特定地震烈度下的预应力锚索加固边坡的失稳概率和可靠度指标,避免直接使用极限分析上限法而造成的抽样和寻优算法的冗余嵌套。将该方法应用于预应力锚索加固边坡算例中,并将抗震全局极限响应面与基于"均值最不利滑动面"的极限响应面进行了对比,结果表明全局极限滑动面所得失稳概率较大,特定滑面的极限响应面法偏于不安全。进一步分析了锚索参数对边坡抗震失稳概率的影响以及失稳概率与可靠度的关系曲线,表明该方法很好地兼顾了变异参数空间的全局性以及计算的高效性,可以为基于可靠度的预应力锚索边坡抗震设计提供理论参考。 相似文献
14.
提出了一套基于随机响应面法的边坡系统可靠度分析方法。该方法首先从大量潜在滑动面中筛选出代表性滑动面。针对每条代表性滑动面,采用Hermite多项式展开建立其安全系数与土体参数间的非线性显式函数关系（即随机响应面）。然后,采用直接蒙特卡洛模拟计算边坡系统失效概率。在蒙特卡罗模拟中,采用所有代表性滑动面的随机响应面计算每一组样本所对应的边坡最小安全系数。最后,以两个典型多层边坡系统可靠度问题为例验证了该方法的有效性。结果表明：文中提出的边坡系统可靠度分析方法能够有效地识别边坡代表性滑动面,具有较高的计算精度和效率,并且确定代表性滑动面时无需计算滑动面间的相关系数。同时该方法可以有效地计算低失效概率水平的边坡系统可靠度,为含相关非正态参数的边坡系统可靠度问题提供了一条有效的分析途径。此外,多层边坡可能同时存在多条潜在滑动面,基于单一滑动面（如临界确定性滑动面）或者部分代表性滑动面进行边坡系统可靠度分析均会低估边坡失效概率。 相似文献
15.
降雨条件下边坡所处的滑坡风险状态与土体参数空间分布密切相关,为高效评估降雨诱发滑坡所处的风险等级,应用Python计算平台进行编码,采用修正Green-Ampt入渗模型推导出无限长边坡（infinite slope）的极限状态函数,结合岩土参数随机场理论及一阶可靠度分析方法,得到了降雨诱发滑坡的概率分析结果,并建立了算例边坡的易损性曲线。研究结果表明：相比于传统的边坡稳定性定值分析方法,可靠度分析结果可以较为全面地反映边坡在不同降雨强度以及降雨持时条件下所处的风险状态;当降雨强度超过一定等级后,在相同的降雨持时条件下其强度大小对边坡失效概率的影响不大;在特定研究区域内,当降雨强度已知时,可以通过易损性明确边坡在容许风险等级下的失效时间,为滑坡防控领域的防灾减灾工作提供重要参考。 相似文献
16.
提出了基于支持向量机（SVM）的边坡可靠度分析新算法。该方法采用均匀设计确定样本点,通过一定数量的确定性计算来训练SVM,拟合边坡的功能函数;采用一阶可靠度方法（FORM）和迭代算法优化SVM模型,获得可靠度指标和验算点信息;在SVM模型基础上进一步通过二阶可靠度方法（SORM）和蒙特卡罗模拟（MCS）计算边坡的失稳概率。以两个典型边坡为例,通过与其他方法比较,证明了该方法的准确性和高效性。结果表明：提出的在标准正态空间（U空间）中取样并构建SVM,在原始空间（X空间）中计算功能函数的算法,有效地解决了具有相关非正态分布变量的可靠度分析问题,并且可很容易扩展到SORM的计算。算例结果证明,该方法的精度高于FORM;而效率优于MCS。分析过程中,边坡安全系数计算和可靠度分析相互独立。因此,该方法既适用于具有显式功能函数的简单问题,也适用于需要软件计算安全系数的实际边坡问题。 相似文献
17.
边坡可靠度分析中通常假定采用平稳或准平稳随机场表征土体参数的空间变异性,然而大量现场试验数据表明,土体参数如不排水抗剪强度沿土体埋深常呈现明显的非平稳分布特征,即其均值和标准差均随埋深发生变化,因此亟需发展土体参数非平稳随机场模型及其模拟方法。针对目前不能有效单独模拟土体参数趋势分量和随机波动分量的不确定性,提出了一种有效的不排水抗剪强度参数非平稳随机场模型,并给出了土体参数二维非平稳随机场模拟方法计算流程,同时将新提出的模型与现有非平稳随机场模型及平稳随机场模型进行了系统比较。最后通过不排水饱和黏土边坡算例验证了提出模型的有效性,并揭示了不排水抗剪强度非平稳分布特征对边坡可靠度的影响规律。结果表明：提出模型能够有效地单独模拟土体参数趋势分量和随机波动分量的不确定性,考虑土体参数均值和标准差随埋深增加而增大的特性,可为表征土体参数非平稳分布特征提供了一条有效的途径。此外,与采用非平稳随机场模拟土体参数空间变异性相比,采用常用的平稳随机场模型会低估边坡失效概率,从而造成偏危险的边坡工程设计方案。 相似文献
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滑坡变形预测一直是实现滑坡灾害预报与防控的有效手段。岩土体参数是开展滑坡变形计算的关键输入信息,然而目前研究鲜有考虑岩土体参数不确定性对滑坡变形的影响,如何融合有限监测数据实现岩土体参数不确定性定量表征及滑坡变形概率预测仍然是一大难点。以降雨入渗非饱和土坡为例,开展流固耦合分析,基于有限的孔压监测数据,利用DREAM＿zs算法实现对岩土体参数的高效概率反演。根据岩土体参数的先验分布,采用拉丁超立方抽样法生成随机样本,将其导入ABAQUS中计算相应的坡脚变形作为数据集,分别采用多元自适应回归样条曲线（MARS）和Light GBM模型构建基于数理-机制双驱动的边坡坡脚变形预测模型,计算贝叶斯更新后的后验稳态样本对应的边坡坡脚变形值,并对边坡变形值开展统计分析。结果表明：DREAM＿zs算法仅需少量的孔压监测数据,即可完成对岩土体参数的更新,并且计算效率高、收敛速度快。此外,提出的边坡坡脚变形预测模型不仅突破了由孔压等间接监测数据来预测边坡变形的局限,同时还实现了对边坡变形发生概率的预测,为滑坡变形预测提供了新的思路和探索。 相似文献
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填土边坡稳定性的可靠度分析 总被引：1，自引：0，他引：1
为了系统地建立填土边坡稳定性的可靠度分析方法, 首先, 在可靠度分析原理的基础上, 对填土边坡的不确定性进行了讨论; 然后, 建立了多变量影响下填土边坡可靠度分析的基本流程; 最后, 以广西平乐县二塘锰矿区典型填土边坡为例, 基于GeoStudio软件, 应用所提出的分析流程对典型填土边坡的可靠度指标进行了计算, 通过"安全概率"对边坡的安全性进行了评价.研究结果表明: (1)填土边坡的不确定性包括内部结构和环境因素两方面, 前者不确定因素来自于填土土体不确定性和边坡的几何特征不确定性, 后者不确定性因素来自于降雨、地震和人工加载等; (2)可靠度分析的基本流程为填土边坡系统不确定性分析、建立可靠度极限状态方程、求解可靠度指标和边坡安全性评价; (3)广西平乐二塘锰矿填土边坡敏感性因素排序为: 内摩擦角Φ＞黏聚力C＞车辆荷载F; (4)考虑50年一遇极值降雨过程, 稳定性系数在降雨12 h达到最小, 其可靠度指标(β)为8.79, 破坏概率为0.根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》所规定的安全系数, 填土边坡的安全概率为69.84%. 相似文献
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在有限数据条件下,可靠度敏感性分析是研究各种不确定性因素对边坡失稳概率影响规律的重要途径。基于直接蒙特卡洛模拟和概率密度加权分析方法提出了一种高效边坡稳定可靠度敏感性分析方法。所提出的方法通过随机场表征岩土体参数的空间变异性,并采用局部平均理论建立岩土体参数的缩维概率密度函数,用于概率密度加权分析中高效、准确地计算不同敏感性分析方案对应的边坡失稳概率。最后,通过一个工程案例--詹姆斯湾堤坝说明了所提出方法的有效性和准确性。结果表明：在敏感性分析过程中,所提出的方法只需要执行一次直接蒙特卡洛模拟,避免了针对不同敏感性分析方案重新产生随机样本和执行边坡稳定分析,节约了大量的计算时间和计算资源,显著提高了基于蒙特卡洛模拟的敏感性分析计算效率;在概率密度加权分析中采用岩土体参数的缩维概率密度函数能够准确地计算边坡失稳概率,避免了有偏估计,使概率密度加权分析方法适用于考虑空间变异性条件下的边坡稳定可靠度敏感性分析问题。 相似文献