基于代表性滑动面的边坡系统可靠度分析

边坡可能沿很多个滑动面发生滑动,因此边坡稳定可靠度分析实质上是一个系统可靠度问题。在分析滑动面安全系数相关性的基础上,提出了代表性滑动面筛选的策略,利用蒙特卡罗法产生样本值对每个样本值,仅计算代表性滑动面而非所有可行滑动面的安全系数,选择最小的安全系数作为此样本值的抽样结果,提出了基于代表性滑动面的边坡系统可靠度分析方法。通过2个算例分析,研究了滑动面筛选时相关系数阈值ρ0对计算结果的影响,通过与常规蒙特卡罗法及已有结果的比较,证明了本文方法的有效性及高效性。

边坡稳定有限元强度折减法与极限平衡法对比

通过算例对有限元强度折减法和极限平衡法在边坡稳定性分析中的性能进行了比较,结果表明:有限元计算网格尺寸可选取最大计算长度的3%～5%;极限平衡法较有限元强度折减法计算耗时少;极限平衡法计算结果均落在有限元强度折减法所得贯通塑性区之内,简布法所得滑动面较之Spencer法的结果偏下。

考虑土体材料二维空间变异特性的边坡可靠度分析

为了更合理地分析边坡的可靠性,提出了考虑土体二维空间变异特性的边坡可靠度分析方法,将边坡区域离散为系列单元,假设单元内土体材料参数完全相关,通过假定的自相关函数确定单元之间土体材料参数的相关系数,采用子集模拟法抽样,运用和声搜索算法搜索最小的安全系数作为该次抽样的结果。将提出的可靠度分析方法应用于两个边坡实例的可靠度分析中,并与已有结果进行对比分析,结果表明,考虑土体材料参数的空间变异特性后,边坡的破坏概率降低,边坡可能的破坏区域逐渐增多。

伪蒙特卡罗法及其在边坡可靠度分析中的应用

在确定具有最小可靠度指标的滑动面(即临界可靠度滑动面)时,由于常规的蒙特卡罗法抽样耗时巨大,临界可靠度滑动面的获得较为耗时。对于均质边坡,利用简化Bishop法构建了可靠度分析的功能函数,设计了6种随机变量的标准差组合,假定了随机变量的4种抽样范围,利用抽样次数较小的蒙特卡罗法即伪蒙特卡罗法对随机生成的132组可行滑动面进行了伪可靠度指标的计算并与蒙特卡罗法计算得到的可靠度指标进行了比较分析,研究发现:只有一个随机变量的前提下,滑动面的伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标呈完全线性关系,在其它条件相同的情况下,伪蒙特卡罗法抽样范围越大,伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标之间的拟合直线斜率越小,反之亦然;伪蒙特卡罗法抽样次数越大,伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标之间的拟合直线斜率越大,反之亦然。对均质边坡,可应用伪蒙特卡罗法快速计算其临界可靠度指标。

基于改进萤火虫优化算法和考虑空间变异特性的边坡最小安全系数确定研究

在基本萤火虫算法中引入"短视"策略,结合一典型不排水边坡短期稳定问题,考虑土体材料的空间变异特性,构建相应参数的随机场,探讨了萤火虫个体数目N、移动步长β对萤火虫算法搜索效率的影响。结果表明:在其他条件相同的前提下,引入"短视"策略的萤火虫算法较未采取"短视"策略的萤火虫算法结果标准差要小,说明"短视"策略可以提高萤火虫算法的寻优能力;萤火虫个体数目N的增加也会提高算法的寻优能力,但是算法的计算时间T与N2.1成正比;从安全系数平均值角度来看,移动步长β的合理取值建议介于0～2之间;相同参数设置下萤火虫算法在波动范围较大时搜索到的安全系数标准差较之波动范围较小时的标准差要小,证明了波动范围增大后,边坡稳定最小化安全系数这一优化问题的复杂程度减弱;在考虑土体材料空间变异特性时,要变换算法的参数或者尝试不同的优化算法,以确保找到最小的安全系数及失稳模式。

不同假定对边坡安全系数计算的影响分析

基于滑面正应力假定,可以很方便地得到给定滑动面的安全系数,但不同的滑面正应力假定对结果的影响值得研究。本文通过随机模拟方法,给出了不同滑面正应力假定下安全系数的分布,并对给定的多个滑动面,经计算比较了该方法与不平衡推力法的误差大小。分析结果表明:给定滑动面愈接近临界滑动面,其结果误差愈小;对任意给定的滑动面,误差可高达900%以上。

新疆喀什高台民居边坡拐点附近三维楔形体的稳定性分析

应用三维极限平衡方法对高台民居边坡拐点附近的三维楔形体进行了安全系数的计算分析,分析了拐点角度对三维楔形体安全系数的影响,结果表明:在其他条件相同的前提下,三维安全系数先是随着阳角的增大而减小,当阳角达到90°以上时,三维安全系数又随着阳角的增大而增大;在相同的阳角下,安全系数随着滑动方向角度的增大而减小,反之亦然。

考虑土层参数与边界不确定性的边坡模糊可靠度分析

针对岩土工程中存在的土层参数和土层边界相关的认知不确定性问题,将模糊集合中α切割得到的模糊变量作为边坡稳定确定性分析中的输入参数,利用MIDAS/GTS内置的强度折减法进行安全系数的计算,通过假定不同的α值,得到了一系列相对应的安全系数值,综合这些安全系数值可得到边坡失效概率值,并通过算例对该方法进行了验证。结果表明,仅考虑土层参数的不确定性时,在相同最高隶属度值下,随着土层参数变化范围的增加,边坡的失效概率也随之增大;当考虑土层边界的不确定性后,土层参数变化范围的不同对计算结果的影响变小,因此在岩土工程实践中应充分重视土层边界的不确定性对工程设计的影响。

利用粒子群优化算法求解土坡非圆临界滑动面

提出修复策略替换惩罚策略来修复搜索过程中可能出现的不合理滑动面,以更有效搜索最危险的滑动面。将粒子群中每个粒子比拟为滑动面,利用粒子群优化算法求解两个土坡的最小安全系数及其临界滑动面,同已有的结果比较,证明了文中提出的两种策略是合理有效的。

混合粒子群算法搜索土坡危险滑动面

基本粒子群优化算法存在着对惯性因子敏感、计算量大等缺点,通过借鉴和声搜索算法产生新解的策略和不连续飞行假定,构成了混合粒子群算法。首先,当粒子飞行超越边界时,采用和声搜索算法产生新解;此外还引入了不连续飞行假定,即在每次迭代步中,随机选择一些个体更新速度、位置向量,以利于减少计算量。随机给定10组参数,分别利用基本粒子群优化算法和混合粒子群优化算法对某复杂土坡的最危险滑动面进行了搜索。比较发现,混合粒子群算法能在较短的计算时间内得到更好的结果。

地震边坡稳定性分析的拟静力方法适用性探讨

应用极限平衡拟静力方法进行地震边坡稳定性分析时,对粘聚力较小、内摩擦角较大的浅层滑坡而言,随着地震水平设计加速度值的增大,其临界滑动面基本保持不变;然而,对粘聚力较大而摩擦角较小的深层滑坡而言,随着地震水平设计加速度值的增大,临界滑动面越深、越宽,会呈现出发散现象,选取两个典型的均质土坡,设计了由浅及深的多条滑动面,分别采用极限平衡瑞典方法进行了相应安全系数的计算,同时比较了自重、地震力、粘聚力在抗滑力矩以及滑动力矩中所占比重的变动情况。研究发现:对于浅层滑坡,随着滑动面由浅及深的变化,粘聚力产生的抗滑力矩所占百分比下降幅度较大,自重产生的滑动力矩与总体抗滑力矩的比值下降幅度较大;而对于深层滑坡,随着滑动面由浅及深变化,自重产生的抗滑力矩所占百分比增长的幅度较大,地震力产生的滑动力矩与总体抗滑力矩比值增长幅度也较大。

土坡非圆临界滑动面求解的混合搜索方法

在非圆临界滑动面的搜索中,先进行圆弧滑动面的搜索,将得到的临界圆弧滑动面作为非圆临界滑动面搜索的初始滑动面,采用改进粒子群优化算法——快速粒子群算法寻优;然后根据搜索到的较优值缩减搜索域的范围,再利用改进和声搜索算法寻优,将得到的结果作为问题的最优解。最后采用Spencer法计算滑动面的安全系数,并利用2个复杂土坡作为算例来检验混合方法的有效性。比较结果表明:该方法适用于多变量优化问题的求解。

土坡稳定极限分析上限法中的多解性分析

土坡稳定极限分析上限法中采用了完全塑性区假定,即假定土坡内存在一个处处位于屈服面上的滑动体。将滑动体内部条块界面上的强度发挥系数视为优化变量,利用功能平衡方程得到了对于给定滑动面的多个安全系数,基于和声算法和潘家铮极值原理选择其中最大的安全系数作为该滑动面的抗滑稳定安全系数,利用该方法对于两个典型土坡算例进行了分析,将其结果与常规极限分析上限法结果进行了比较,给出了完全塑性区假定对计算结果的影响。

改进的粒子群算法及其在土坡临界滑动面搜索中的应用

首先,提出了一种新型的模拟任意滑动面的方法,该法能自动产生运动许可的滑动面。同时,针对基本粒子群优化算法存在计算量大的缺点,提出了一种改进的,即不连续飞行粒子群优化算法。利用Spencer法计算滑动面的安全系数,对几个复杂土坡的最小安全系数及其对应的滑动面进行了分析,并与国内外已有结果进行了比较,证明了改进粒子群优化算法和模拟滑动面的新方法是合理、有效的,可用于复杂优化问题的研究。

Rosenblueth法在边坡可靠度分析中的应用

针对在确定具有最小可靠度指标的滑动面时蒙特卡罗法耗时长的问题,通过两个典型土坡,采用简化Bishop法计算滑动面的抗滑稳定安全系数从而构建了边坡可靠度分析的功能函数,利用圆弧构建潜在滑动面,利用Rosenblueth法计算每个潜在滑动面的可靠度指标,采用和声搜索算法搜索潜在滑动面的变化以寻求最小可靠度指标滑动面,并与常规极限平衡方法得到的最小安全系数对应的滑动面进行了比较。结果表明:简单均质土坡临界滑动面与最小可靠度指标滑动面基本重合,非均质土坡最小可靠度指标滑动面与临界滑动面相差较大,可靠度指标相差也较大,在具体应用时建议采用Rosenblueth法进行最小可靠度指标滑动面的确定。

利用潘家铮极值原理与和声搜索算法进行土坡稳定分析

基于潘家铮极大极小值原理,结合和声搜索算法提出了一种土坡稳定分析的新方法。对给定的滑动面,利用和声搜索算法寻找出能使该滑动面具有最大抗滑稳定安全系数的内力分布,其间可以考虑土条发生局部破坏后的内力调整过程。同样利用和声搜索算法搜索出土坡最危险的滑动面。将该法应用于简单土坡、复杂土坡的稳定分析中,与传统方法计算结果的比较证明了新方法的合理和适用性。

快速蒙特卡罗法及其在土坡可靠度分析中的应用

为了合理地进行土坡稳定可靠度分析,提出了一种快速确定土坡概率性临界滑动面(具有最小可靠度指标的滑动面)的策略,其思路为:随机生成大量可行滑动面,并分别计算这些滑动面与确定性临界滑动面之间的相关系数,给定一系列相关系数的区间,将相关系数位于某区间的滑动面分为一组,对该组滑动面应用快速蒙特卡罗法(两次抽样)计算滑动面的"伪"可靠度指标,挑选"伪"可靠度指标最小的滑动面作为该组的代表性滑动面,然后综合比较各组代表性滑动面的可靠度指标,可靠度指标最小的滑动面即为概率性临界滑动面。算例分析结果表明:快速蒙特卡罗法可以快速找到土坡概率性临界滑动面,可用于土坡可靠度分析。

边坡临界滑动场方法的优化算法实现

边坡临界滑动场方法是一种较新的边坡稳定性方法。该法与传统的边坡稳定极限平衡分析方法思路大为不同,在深刻领会其思路精髓的基础之上,不采取先确定滑动区域内各点的危险滑动方向,然后再追踪出临界滑动场的思路,而是采用最新的优化算法和声算法对其进行了模拟。通过典型土坡算例的分析比较证明了本文方法的可行。

基于修复策略的改进和声搜索算法求解土坡非圆临界滑动面

针对土坡非圆临界滑动面的确定问题,提出了一种两点直线搜索策略替换随机搜索策略,以最大限度地利用和声库的积累信息搜索新解。以一种修复策略替换惩罚策略来修复搜索过程中可能出现的不合理滑动面,更有效地搜索最危险的滑动面,而构成了一种新的和声搜索算法,给出了利用新的和声搜索算法求解两个土坡最小安全系数及其临界滑动面,与已有的结果比较,证明了提出的两种策略是有效合理的。

浸润线深度对尾矿坝稳定性分析的影响研究

鉴于当前尾矿坝在线监测系统中关于浸润线深度预警指标存在的难定量化问题,基于尾矿库概化模型,假定三种平均坡度,四种浸润线深度,采用FLAC2D软件试用版对尾矿坝的抗滑稳定性程度进行了模拟分析,得到了每种条件下尾矿坝的剪应变云图和相对应的抗滑稳定安全系数,比较了尾矿坝安全系数随着平均坡度以及浸润线深度的变化情况,结果发现:平均坡度对尾矿坝的稳定性影响显著,尾矿坝的整体抗滑稳定系数随平均坡度的减小逐渐增大;此外在平均坡度相同的前提下,浸润线深度自5m增加至10m的区间内,浸润线每增加1m,安全系数提高的程度最大约为5%左右,随后提高的程度逐渐减小,直至稳定在3%左右。此结果为在线安全监测系统的预警提供了技术支持。