基于Monte-Carlo的滑坡失稳概率计算研究

普通的滑坡稳定性计算,只能对滑坡的安全性做一个直观的计算,而滑坡的失稳概率却无从得知。利用蒙特卡洛（Monte-Carlo）法可确定滑坡的失稳概率,但传统应用蒙特卡洛（Monte-Carlo）计算滑坡失稳概率时,常认为c和φ值服从正态分布,其实在不同情况下c和φ值服从多种分布。基于此,探讨了岩土体参数c和φ服从不同分布形式时的滑坡失稳概率计算。结果表明,不考虑c和φ值的变异系数和偏度系数计算得出的失稳概率比考虑c和φ值的变异系数和偏度系数计算出的失稳概率偏高,且2种失稳概率误差为10%～25%。上述研究对滑坡失稳概率计算有一定的参考价值。

强度参数的不确定性对土石坝坝坡失稳概率的影响

目前对土石坝坝坡的稳定性,主要是在坝料特性的确定参数基础上,采用极限平衡方法求出的坝坡抗滑稳定安全系数来评价。但实际的坝料特性参数往往是具有一定变化范围的变量,因此,安全系数大的坝坡不一定就比安全系数小的坝坡的失稳概率小。在分析研究12座均质土坝坝料强度参数统计特性的基础上,采用蒙特卡罗法对坝坡最危险滑裂面进行失稳概率分析,研究土石坝坝料强度参数的均值、变异性和相关性对坝坡失稳概率的影响。结果表明:强度参数的不确定性对坝坡的失稳概率有较大的影响,失稳概率随强度参数的均值的增大而减小,随变异系数的增大而增大。两个强度参数的相关性对坝坡的失稳概率也有显著的影响。由此可知,土石坝坝坡稳定性评价中,在确定性分析的同时,若能够考虑强度参数的不确定性,给出坝坡失稳概率,有利于更科学合理地评价土石坝的安全。

基于GPC的环肋耐压圆柱壳结构失稳概率分析

为评估具有小失效概率特性的深潜环肋耐压圆柱壳结构的失稳概率,提出了一种新的基于高斯过程分类和重要抽样的自适应分析方法.该方法通过引入马尔科夫链蒙特卡洛法和欧式距离,开发了一种新的考虑预测不确定性和取样均匀性的自适应试验设计策略,以便更高效地构造高斯过程分类器;采用核密度估计构造准最优重要抽样密度函数;基于失效概率估计的稳定性,提出了一种更精确的迭代停止准则.通过某一分段函数验证了所提分析方法的准确性及高效性.应用所提方法得到某深潜环肋耐压圆柱壳结构的失稳概率约为8.242×10^-5.

基于Lyapunov特征指数的钢制储液罐动力失稳概率分析

为有效量化储液罐在地震激励下的失稳概率,参考震害报告选取536组三维地震波记录,由压力-位移格式的流固耦合模型建立等效动力扰动方程,然后通过计算动态Lyapunov特征指数确定储液罐的动力失稳概率。选取某10×10~4m^3钢制储油罐作为分析对象,结果表明:水平向地震比竖向地震更易引起动力失稳,多维地震比单维地震更加危险;动力失稳概率随抗风圈的增加而减小;地震动方位、维数及抗风圈设置对"失稳概率-持时"曲线的影响较小。上述方法大幅降低了直接基于流固耦合模型确定储液罐动力失稳概率的计算成本,并能同时考虑地震动峰值与持时变化,从而全面直观反映地震动三要素的影响。

边坡地震失稳概率分析

灾难性地震难以预料、波及面广,地震引发边坡失稳破坏造成的地震地质灾害危害严重,已引起不同学科的广泛关注。如何综合考虑地震作用的不确定性和边坡地震破坏的不确定性,估算边坡地震失稳概率,仍是一个尚未解决的问题。在深入剖析边坡地震稳定性物理力学基础上,区分强度储备稳定性和动力超载稳定性两种边坡地震稳定性涵义,提出边坡对场地地震作用临界抗力概念。采用边坡临界地震动加速度为边坡临界抗力特征参数,架起边坡地震失稳与边坡场地地震作用间桥梁,建立以场地地震作用参数和边坡临界地震抗力为依据的边坡地震失稳概率分析评价体系。从场地地震作用不确定性分析、边坡抗震能力及不确定性分析和边坡地震失稳概率分析3方面介绍边坡地震失稳概率分析方法。该方法对单体边坡地震稳定性分析预测具重要意义。

基于戴维南等值参数的电压失稳概率解析

电压失稳概率受确定因素和不确定因素2方面的影响,针对这一问题,提出基于戴维南等值参数的电力系统电压失稳概率计算方法.选定负荷阻抗模与戴维南阻抗模的比值作为失稳判定指标,在不考虑不确定事故因素的影响下,推导出基于戴维南等值参数的电压失稳概率分布函数的解析表达式.考虑到不确定性事故的影响,最终得到系统电压失稳概率的计算方法.IEEE RTS’79算例上的仿真计算验证了该方法的可行性与有效性,同时表明该方法能够客观地反映系统发生电压失稳的可能性.

基于“断裂串通”模式的地震临界失稳概率的研究

应用重整化群思想及分形理论，对地震的层次特征进行了详细分析．根据“断裂串通”孕震模式构造了一个地震临界失稳模型，并推导了其重整化递推关系，对其临界失稳概率Ｐ＊进行了估算．

节理岩体边坡关键块体的失稳概率研究

岩体边坡的破坏一般是由于关键块体的失稳产生的连锁反应而导致的整体失效,因此关键块体是影响边坡稳定性的核心因素。采用块体的失稳概率对关键块体的稳定性进行了评价,失稳概率与2个参数有关:节理交切概率和裂隙锥的不稳定参数,并利用岩体结构面的连通率对节理交切概率进行了修正,修正后的节理交切概率更能反映结构面的尺寸和不连续性。结果表明,用失稳概率评价关键块体的破坏可能性,可以为岩体边坡的支护设计提供依据。

露天矿高节理岩质边坡关键块体失稳概率评价

关键块体是影响岩体稳定性的核心因素,运用失稳概率对关键块体进行评价,全面分析了关键块体的稳定性和失稳的可能性,寻找较易破坏的关键块体,并以某露天矿边坡为例,选取该矿区某一段边坡来做关键块体稳定性分析,其结果对工程的加固设计,有重要的指导意义。

电解锰渣库失稳概率分析

以流固耦合的极限平衡法为基础,运用了泰勒级数法,对一铺膜防渗锰渣库在不同堆积高度的可靠度和失稳概率进行了计算分析,并参照美国陆军工程兵团对于岩土边坡的失稳概率评价标准,对锰渣库在运行过程中的边坡失稳风险进行了评估。分析表明:铺膜防渗的电解锰渣坝,当沿用常规不防渗尾矿坝设计时,边坡失稳概率过高,应通过增加导渗体数量、降低边坡坡度、放缓渣库上升速度等设计优化措施,降低锰渣库边坡失稳风险;对于影响渣库边坡稳定的重要参数,如抗剪强度、渗透系数、界面抗剪强度等,有必要通过高质量的取样和审慎的试验获得可靠的试验数据,以降低参数的不确定性,进而增加预期安全水平。

降雨型滑坡失稳概率计算方法

为了解决滑坡风险评价中的滑坡失稳概率计算问题,利用前人在降雨阈值的研究成果,结合气象学中降雨概率分布理论,以云南省盐津县庙坝滑坡为例进行计算,建立降雨型滑坡失稳概率计算模型。结果表明,盐津县降雨型滑坡的降雨阈值类型为累积降雨量-历时关系阈值,即为单日降雨阈值,降雨阈值为29.7 mm;盐津县在当日降雨量达到或超过阈值水平时可能诱发滑坡,对滑坡影响的滞后天数最大为5天;庙坝滑坡在8月20—25日6天内单日降雨达到或超过29.7 mm的降雨概率为46.49%;庙坝滑坡在8月25日因前5天或当天单日降雨量超过29.7 mm而失稳的概率为0.2853%。

金沙江白格滑坡裂缝区失稳概率分析

金沙江上游白格滑坡于2018年10月10日和11月3日连续发生两次滑坡堵江–溃坝事件,给沿岸居民带来巨大灾害。滑坡发生之后,在滑坡体后缘形成3个裂缝区,存在再次滑坡堵江的可能。鉴于白格滑坡岩土体试验数量有限,试验成果难以反映坡体抗剪强度参数的统计特征,本文针对白格“11·3”滑坡,采用基于极大似然估计的优化算法,对滑坡岩土体的抗剪强度参数进行了反演;并利用反演参数,采用蒙特卡洛方法对滑坡后缘裂缝区进行了可靠度计算和稳定性评价。研究表明:1)将响应面法与基于极大似然的概率反分析方法结合起来对滑坡体参数进行反演,计算过程简便,计算方法适应性强。2)根据白格“11·3”滑坡反演得到的滑坡岩土体抗剪强度黏聚力后验分布为N(13.05 kPa,32),内摩擦角后验分布为N(0.64,0.042),计算结果表明通过反演可以降低先验参数的不确定性。3)采用自动搜索最危险滑动面方法得到各裂缝区的局部破坏模式。计算得到的最危险滑动区范围与现场调查及监测得到的失稳区范围基本一致,且局部破坏模式下的破坏概率均明显大于整体破坏模式,表明裂缝区破坏以渐进牵引破坏为主,与实际的裂缝发展规律及破坏模式一致。4)白格滑坡后缘3个裂缝区的潜在失稳区域C1–1、C2–1和C3–1的体积分别为7×105 m3、3.2×106 m3和1.3×106 m3,对应的失稳概率分别为21.70%、33.90%和27.30%,均为极高危险性。因此,有必要对滑坡堵江–溃坝洪水灾害链进行风险评价,并提出合理的处置措施和应急预案。

围岩变形准则下考虑目标失稳概率的岩石隧道可靠度逆向计算

针对软弱质岩石环境下的隧道围岩变形机制,建立基于围岩变形失稳控制的极限状态方程。为了研究其相应的可靠度逆向问题即在已知目标失稳概率条件下,反求工程参数以确保满足预先规定的可靠度水平,引入逆向可靠度方法并归纳其具体的计算实施流程。采用该方法验证其在岩石隧道可靠度逆向分析过程中待求工程参数的计算精度和效率,分析待求工程参数在不同初值条件下对计算结果的影响。在此基础上,考虑不同水平的目标失稳概率,通过该方法开展基于围岩变形准则的岩石隧道稳定性设计。研究结果表明:逆向可靠度方法对于待求工程参数能以较高效率获得满意的计算结果,且其初值选取不会影响该方法求解的准确性,仅对其收敛速度有一定影响;利用逆向可靠度方法可方便调控待求工程参数值,为岩石隧道工程设计提供参考依据。

致灾因素耦合作用下堆积体斜坡失稳概率研究

藏东南地区气候环境复杂,地质条件恶劣,广为分布的堆积体斜坡易在多种极端条件诱发下失稳,具有较大的潜在风险。为研究复杂环境条件对滑坡的诱发作用,提出一种能够考虑多种诱发因素耦合作用的滑坡危险性评价方法。以地震和降雨为例,分别考虑了诱发因素自身的随机性与诱发作用的不确定性,通过分析不同危险性量级诱发事件的发生概率与回归周期,结合蒙特卡罗模拟计算对应诱发作用下的斜坡失稳概率,揭示不同程度的危险性序列。在此基础上利用全概率公式进行多致灾因素的耦合计算,系统评价堆积体斜坡的危险性与潜在风险。并以川藏交通廊道沿线某典型堆积体斜坡为算例,其结果表明:耦合计算结果为中等危险等级,总的规律表现为诱发事件组合越极端,其综合危险性反而越低。

基于改进分析方法的滑坡失稳概率研究

为使滑坡失稳概率计算更系统高效,提出将灰色关联分析法与蒙特卡洛模拟法相结合的改进方式来计算分析滑坡失稳概率。以西南山区某滑坡为例,首先通过灰色关联分析法得出影响滑坡稳定性的主导因素为黏聚力和内摩擦角及其所占权重。在此基础上,运用GeoStudio软件通过蒙特卡洛法分别对主导因素进行随机数抽取并计算滑坡安全系数,通过安全系数分布概率及主导因素所占权重综合得到该滑坡在天然工况下失稳概率为38.8%,处于中等危险状态;暴雨工况下失稳概率为41.0%,处于中等危险状态;地震工况下失稳概率为46.4%,处于中等危险状态。该方法有效减少了单一蒙特卡洛模拟法计算失稳破坏概率时的工作量,并在灰色关联度敏感性分析的基础上保证了准确性和针对性。

基于岩土参数变异特性的三峡库区白水河滑坡失稳概率分析

以白水河滑坡为对象,从不确定性角度出发,通过直剪试验及已有参数取值分析,探讨了滑坡堆积体抗剪强度参数统计特性,以此开展了可靠性分析,得出了滑坡不同工况下的失稳概率,并与确定性分析结果(稳定性系数)进行了对比分析。结果表明:正态分布是白水河滑坡堆积体抗剪强度参数c和φ的最优分布类型;不同的参数取值使得稳定性系数结果具有显著差异性,而可靠性分析考虑了参数随机变异特征,其结论是一种概率的表征;水位下降及低水位运行是白水河滑坡稳定性的主要因素,降雨是次要因素,而水位上升及高水位运行有利于坡体的稳定,在水位下降并叠加10年一遇暴雨时,滑坡失稳概率可达18.08%,应加强该时段的滑坡监测预报工作。

考虑填土泊松比变异性的挡土墙失稳概率分析

挡土墙是一种常见的岩土工程支护结构。为探索墙后填土泊松比变异性对挡土墙失稳概率的影响,首先在基于Lade-Duncan屈服准则的土压力计算公式和相关规范的基础上,推导了考虑墙后填土泊松比的挡土墙稳定性分析模型;然后将泊松比作为服从正态分布的随机变量,基于Monte Carlo法,提出了考虑墙后填土泊松比变异性的挡土墙失稳概率分析模型。通过算例分析表明:挡土墙稳定性系数随着墙后填土泊松比的增大而增大;当稳定性系数大于1时,填土泊松比变异性的存在使挡土墙仍存在失稳的可能,且变异性越强,墙体失稳概率越大;反之,当稳定性系数小于1时,泊松比变异性的存在使挡土墙存在保持稳定的可能性,且变异性越强,墙体保持稳定的概率越大。

锚杆不确定性对加固边坡失稳概率的影响

为了探究锚杆不确定性对加固边坡失稳概率的影响,建立了施加锚杆后的边坡模型,通过以下两种途径来考虑锚杆的不确定性:其一是假定锚杆与锚固体之间接触面上的单位表面摩擦力为对数正态分布变量,其二是引入锚杆与锚固体之间接触面上的单位表面摩擦力衰减系数来考虑运营过程中锚杆的不确定性。采用极限平衡分析法并结合蒙特卡罗抽样法,计算并对比分析了两种途径下锚固边坡失稳概率变化曲线,最后以深圳假日酒店基坑边坡支护工程为例,证明所提方法的有效性。结果表明:对于途径一,在相同土体统计参数下,随着锚杆与锚固体之间接触面上单位表面摩擦力变异系数的增加,加固边坡的失稳概率缓慢增加,增幅介于18.03%~41.90%之间。对于途径二,随着锚杆衰减系数自1.0逐步减小至0,加固边坡失稳概率迅速增加,增幅介于55.64%~124.90%之间;在同一衰减系数下,加固边坡失稳概率随着锚杆衰减根数的增加而增大。研究结果可以为锚杆施工与运营期间的管理提供决策支持。

计及可控串联补偿器的系统电压失稳概率研究

可控串联补偿器(TCSC)可以灵活地调节线路潮流,提高系统运行的稳定性,传统分析方法在评估TCSC提高系统静态电压稳定性作用时存在缺陷,无法考虑不确定性因素的影响。因此,建立计及TCSC接入的系统负荷裕度概率模型,考虑运行参数的随机波动,通过半不变量法和Gram-Charlier级数计算负荷裕度概率特征,进而得到电压失稳概率值。分别在常态与故障下对比TCSC安装前后的IEEE39节点系统失稳概率,结果表明,TCSC能有效地提高系统的静态电压稳定性,验证了本文方法的可行性与准确性。

基于径向基核函数逼近的河岸山坡失稳概率分析

分析了基于极限平衡模式下河岸山坡结构功能函数的高度非线性隐式特征及其在可靠度计算中的困难。利用径向基核函数的模拟能力和低维转入高维的映射方法,导出了基于核函数的高度非线性隐式函数的显式近似表达式,并进一步研究了逐步迭代的精确逼近算法。在此基础上,提出了河岸山坡失稳概率的可靠度指标分析方法。利用该方法研究了某河岸山体失稳概率,对比显示其计算结果与精确解的相对误差为0.133%,绝对误差为0.852%,而计算工作量只有精确方法的0.5%左右。