降雨型滑坡抗剪强度参数反演研究

以三峡库区树坪滑坡为例,在综合分析降雨型滑坡位移变化特征与降雨量动力因素关系的基础上,根据灰色关联理论,提出了一种确定边坡抗剪强度参数的综合反演测定计算方法。该方法克服了传统测定方法试验样本数量偏少,以少量样本试验结果代替边坡整体抗剪强度参数取值及试验成本高的局限性,且操作步骤易于实施,计算成本相较于其他测定方法低。通过计算可以获得边坡的抗剪强度参数的取值,此计算结果更能代表边坡整体参数取值,并验证了该方法对降雨型滑坡抗剪强度参数的真实性与可行性。

抗剪强度指标可靠度分析

由试验确定抗剪强度指标, j c的分布规律时,常遇到的问题是样本有限,并且, j c是存在着较强负相关的二维联合概率分布,按某一强度保证率不能唯一地确定一对分项系数设计所需要的抗剪强度标准值。一般地说,单点试验成果(iist ,)无法唯一地确定)(iic,j。采取一种新的思路,假定对每个试验点(iist ,)都存在相应一组)(iic,j,该)(iic,j是所有满足试验点(iist ,)的组合中出现概率最大的组合。这样求解)(iic,j的问题即成为可靠度方法求解设计验算点的问题。一旦所有的)(iic,j全部定出,, j c的分布规律时也随之确定。在确定)(iic,j的同时,该点的可靠度指标ib也随之确定,可以用ib来衡量各点离散度,这样一个二维联合概率分布便转换为一个一维的概率分布问题。由此只需给出一保证率, 即可定出该保证率下的, j c值。

考虑参数互相关性的滑坡抗剪强度参数可靠度反演分析

鉴于传统的确定性抗剪强度参数反演方法未能考虑岩土参数的随机性和不确定性对边坡稳定性的影响,文中将可靠度分析方法和极限分析上限法相结合,提出一种简单、实用的滑坡强度参数可靠度反演新方法,并通过工程应用实例验证了该方法的可行性和有效性.结果表明,该方法不仅考虑了岩土参数的随机性和不稳定性,还可解决单一滑动面的强度参数反演计算问题.同时,文中还分析了相关系数对滑坡抗剪强度参数反演结果及可靠度的影响,发现抗剪强度参数的互相关性会导致可靠度指标趋于保守.

c,φ相关性对边坡整体稳定性的影响

在边坡的Bishop条分法的基础上,令安全系数F=1,得到相应的极限状态方程。然后根据结构可靠度原理的JC法,将土的抗剪强度指标看作随机变量,推导出Bishop条分法的可靠度指标的计算公式。对土层剖面引入随机场模型,把土的抗剪强度指标c,φ的点变异性和空间变异性联系起来。各层c,φ均具有空间自相关性。对于互相关性,假定同一土层内c,φ有互相关性,土层与土层之间c,φ无互相关性的。结合一数值算例分析了c,φ的自相关性和互相关性对可靠度指标的影响。为了方便,只计算了按安全系数法搜索最危险滑动面上的可靠度指标。数值结果表明:c,φ的自相关性与互相关性对边坡整体稳定可靠度指标的影响是显著的;应用JC法研究Bishop条分边坡的整体稳定时,可靠度指标有时也会不收敛。

岩石抗剪强度指标互相关性的敏感度分析

岩土介质的强度参数特别是互相关性分析是岩土工程界研究的热点。本文在分析互相关性的估计和分布检验方法后，通过随机空间正交变换将具有互相关性的ｃ、变换得到独立随机变量，基于Ｍｏｈｒ－ｃｏｕｌｕｍｂ准则，详尽分析了互相关性对准则可靠度的敏感度。并得出一些对工程可靠度设计有重要意义的结论。

考虑纵筋率及加载面边长比影响的板受冲切承载力计算分析

按刚塑性冲切计算模型,运用虚功原理及双剪应力强度准则,建立了考虑钢筋混凝土板纵向受拉钢筋配筋率及加载面边长比影响的受冲切承载力计算公式。与试验数据进行计算比较,所建议公式的计算值与试验值符合良好。通过可靠度分析,证明建议公式的可靠指标满足我国规范对脆性破坏不应小于3.7的要求。所建议的计算公式可为我国有关规范的修订提供参考。

随机场理论在抗剪强度指标统计中的应用

根据土力学关于地基承载力等课题的基本假定,土的抗剪强度指标是描述均匀土体平均强度趋势的参数,统计时应计算其一定空间范围的均值及其均值方差,因而有必要将随机场理论引入抗剪强度指标的统计方法,并考虑土性指标的自相关性及互相关性。以抗剪强度指标的传统统计方法为基础,结合随机场理论,提出抗剪强度指标的随机场统计方法,在抗剪强度指标统计时既考虑单个指标的自相关性,又考虑指标之间的互相关性;并且不必分别研究c,tan的自相关函数及互相关函数,而是通过回归直接得到其均值方差,使计算大为简化。最后,通过天津新港的工程算例,进一步说明用此统计方法得到的可靠度指标与工程的实际安全程度相对应,且较传统的统计方法更为合理。

力学、几何参数对土质边坡稳定的敏感性分析

基于FLAC2D有限差分软件,采用强度折减法求解不同条件下的48个土质边坡的稳定系数。采用灰色系统理论中的灰色关联分析方法,对边坡稳定进行敏感性分析,通过建立边坡的灰关联数据矩阵,并对数据矩阵进行无量纲化处理,计算出各影响因素变化与边坡稳定系数之间的灰关联系数和灰关联度,从而确定各因素对土质边坡稳定系数变化的敏感性大小。结果表明,土体的粘聚力、重度、内摩擦角对边坡稳定性的影响最为敏感,剪胀角、坡角、坡高的影响次之,为实际边坡工程的合理有效设计及边坡治理提供了参考依据。

改进的Monte Carlo法应用于基坑可靠性分析

随着深基坑在城市建设中的发展,越来越多的学者关注基坑工程的可靠度问题,其中Monte Carlo法常被用于基坑可靠性分析,但传统的Monte Carlo法难以考虑各失效模式间的相关关系,且无法考虑随机变量间的互相关性。引入Sklar提出的Copula理论,其特点在于可以将任意一个联合分布函数分解为一个边缘分布函数和一个Copula函数,以此来描述变量间的相关关系。本文首先通过引入Copula理论描述各失效模式的相关关系,通过对算例的分析证明该方法比传统的Monte Carlo法更稳定高效;进一步使用Copula理论描述土的抗剪强度指标c,φ之间的相关关系,生成有相关关系的随机变量代替传统Monte Carlo法中的独立变量,使可靠性分析结果更加准确,通过工程实例证明考虑c,φ相关关系的基坑失效概率大幅降低,说明变量间的相关关系对可靠度分析的影响很大。

基于盲数理论的关键块体稳定性分析研究

针对运用块体理论分析岩质边坡稳定性问题存在多种不确定性的混合体,提出用盲数表达具有不确定性的计算参数,将盲数理论引入楔形关键块体稳定计算方法中,给出了一种安全系数的计算方法。通过盲数运算可得到安全系数在不同取值区间内的可信度,较好地减少了因取单一值计算结果中主观因素的影响。实例研究结果表明,该方法方便灵活、有效、实用、计算结果较为可靠、合理。

近海粘土设计参数与指标特性之间的关系分析

展示了近海粘土指标特性与设计参数之间相关关系的研究结果。该项研究的一个重要目的是建立一个按统一方法测定的高质量的土性测试指标数据库。该数据库由10个场地组成,包括大西洋、挪威北海、挪威海、里海和2个沿海陆上地点。数据库分析表明,前期固结压力pc与液限指数IL之间存在良好的相关关系,但当液限指数小于0.5时,数据比较分散。同时还发现,前期固结压力与由三轴压缩、三轴拉伸及直剪试验测定的不排水抗剪强度之间均有很好的线性相关关系。由此,以pc与IL之间的关系为基础,提出了使用这些线性关系式估算近海粘土原位不排水强度su的方法及建议。

工程岩体抗剪强度参数的可靠度分析

本文以溪洛水电站工程为例 ,根据可靠度原理 ,对坝区工程岩体抗剪强度试验资料进行了分析计算 ,得出了不同保证率下的抗剪强度参数值 ,并与传统的分析方法进行比较 ,结果表明 ,采用可靠度分析方法比较有效 ,有利于抗剪强度参数的合理确定。

冀北地区重塑膨胀土抗剪强度影响因素分析

为研究冀北地区重塑膨胀土的抗剪强度特性,对不同含水率、不同干密度的重塑膨胀土进行了快剪实验,分析了法向应力、含水率、干密度对膨胀土抗剪强度的影响,并采用灰色关联理论分析了各因素对土体抗剪强度及残余强度的影响程度。研究结果表明:含水率、干密度及法向应力对抗剪强度均有较大影响,法向应力及干密度的增加均会造成抗剪强度的增大,而随着含水率的增加,抗剪强度先增后减,且在最优含水率处达到峰值;从应力应变曲线可以看出,随着干密度的增大,膨胀土的剪应力-应变特性由应变硬化型转化为应变软化型;由灰色关联理论计算结果可以得出干密度对重塑膨胀土抗剪强度的影响最大,法向应力对重塑膨胀土残余强度的影响最大。

基于无味变换的边坡可靠性分析

岩土工程不确定性问题是近年研究的热点之一,以边坡可靠性分析为出发点,通过介绍无味变换原理,给出基于无味变换的边坡可靠性分析方法及实施步骤,借助已有研究中的均质边坡和分层边坡算例,探讨了基于无味变换的边坡可靠性分析方法的合理性和适用性,结果表明:基于无味变换原理开展边坡可靠性分析可不依赖于变量的分布类型,应用方便且计算效率高;在分析可靠性较高的边坡时,由于失效概率量值较小,引起的相对误差较大,应谨慎选择,但对于工程上更为关注的可靠性较低(较高失效概率,P f>7%)的边坡,与蒙特卡洛方法相比,基于无味变换方法的计算结果相对误差约在5%以内,且变量相关系数的变化引起的误差波动较小,适用性较好。

基于极限平衡理论的滑坡抗剪强度参数反演数据表法研究

滑裂面抗剪强度参数c和φ值的合理选取,是滑坡安全评价和防治工程设计的关键。传统的确定性滑坡参数反演方法未能考虑岩土参数随机性和不确定性的影响,基于极限平衡理论和可靠度理论,将数据表法和传递系数法相结合,提出了一种简单实用的滑坡强度参数反演方法;该法只需一个平衡方程获得优化的抗剪强度参数反演值,可解决单一滑面强度参数的反演问题;以鲜家沟滑坡为分析模型,开展了滑裂面抗剪强度参数反演实例分析。研究结果表明,反演结果与勘测试验值符合较好,证明了方法的有效性。

基于摩尔-库伦理论的沥青路面层间抗剪强度

以半刚性基层沥青路面下封层为例,研究了沥青路面层间抗剪强度影响因素。通过对5种下封层材料双层试件的直剪试验,以摩尔-库伦理论为基础评价了沥青材料和集料粒径对下封层抗剪强度的影响,拟合得到了层间τ-σ曲线和摩尔-库伦表达式,并采用灰色关联模型对沥青材料、集料粒径与层间抗剪强度进行关联性分析。结果表明:胶粉改性沥青和粒径5～10mm碎石是较好的下封层材料;沥青材料较碎石粒径对层间抗剪强度的影响更大。

多失效模式下的地铁深基坑系统可靠度分析

为分析土体抗剪强度参数不同相关系数情况下深基坑可靠度指标的变化规律,以Copula理论为基础,结合单失效模式的建模过程,分别对深基坑的抗滑移稳定、抗倾覆稳定以及抗隆起稳定建立了失效功能函数,并以串联的方式,实现了基于Copula理论的深基坑系统失效可靠度分析。结果表明:抗滑移稳定和抗隆起稳定占系统稳定的主要部分,而抗倾覆稳定相对占比较轻;抗剪强度参数相关性的变化会显著改变各失效模式下系统的可靠度指标,证明在可靠度设计中参数相关性的影响不能忽略;不同Copula函数对可靠度计算的影响较大,对参数的分布情况进行拟合选优是必要的,直接假定参数服从高斯分布可能会低估工程的失效概率。