邊坡穩(wěn)定性評價(jià)是巖土工程中十分重要的研究內(nèi)容,其分析過程具有顯著的不確定性。影響邊坡穩(wěn)定性的不確定因素有很多,如:巖土性能參數(shù)、邊坡穩(wěn)定分析模型、孔隙水壓、外部荷載等。目前,描述巖土參數(shù)不確定性的常用數(shù)學(xué)模型分為隨機(jī)變量模型和隨機(jī)場模型兩大類,隨機(jī)變量模型忽略了土性參數(shù)的空間變異性;隨機(jī)場模型能有效地模擬土性參數(shù)的空間變異性,可以更加準(zhǔn)確地反映巖土體的實(shí)際狀況,較隨機(jī)變量模型更加科學(xué)合理。邊坡穩(wěn)定可靠性分析是涉及多參數(shù)相關(guān)、隱式非線性極限狀態(tài)方程的復(fù)雜可靠性分析問題,而巖土參數(shù)空間變異性的引入,使參數(shù)隨機(jī)場的高效模擬及其與傳統(tǒng)可靠性方法的結(jié)合成為新的難點(diǎn)。點(diǎn)估計(jì)法可以通過Rosenblatt變換或Nataf變換容易地考慮巖土參數(shù)之間的相關(guān)性。基于點(diǎn)估計(jì)法的矩法對結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)方程的具體形式?jīng)]有要求,適用于極限狀態(tài)方程為隱式非線性的情況,且不需要迭代求解、不涉及函數(shù)的求導(dǎo)運(yùn)算,計(jì)算高效、分析結(jié)果合理。鑒于上述矩法的優(yōu)勢,本文分別將基于高階矩標(biāo)準(zhǔn)化方法、Edgeworth展開式方法、Pearson系統(tǒng)法和立方正態(tài)分布方法的四種四階矩法應(yīng)用于邊坡穩(wěn)定可靠性分析中,通過算例分析對比了四種四階矩法的計(jì)算精度及其適用范圍。目前,矩法通常應(yīng)用于隨機(jī)變量模型,目前,尚未有針對隨機(jī)場模型的矩法的研究。為此,本文基于局部平均理論中方差折減函數(shù)、漲落尺度與相關(guān)函數(shù)的簡明關(guān)系,提出了適用于矩法的隨機(jī)場分層離散方法,建立了相應(yīng)的邊坡穩(wěn)定可靠性分析的四階矩法,稱為邊坡穩(wěn)定可靠性分析的離散隨機(jī)場矩方法。實(shí)際工程中的邊坡是呈三維形態(tài),將三維邊坡穩(wěn)定性問題簡化成二維形態(tài)進(jìn)行分析計(jì)算,必然會產(chǎn)生誤差,目前考慮巖土參數(shù)空間變異性的三維邊坡穩(wěn)定可靠性分析少有研究。為此,本文將二維極限平衡法擴(kuò)展到三維情形,并結(jié)合邊坡穩(wěn)定可靠性分析的離散隨機(jī)場矩方法,針對三維長邊坡穩(wěn)定問題,建立了考慮土性參數(shù)空間變異性的三維長邊坡穩(wěn)定可靠性分析方法。本文主要研究結(jié)論如下:(1)對于邊坡隨機(jī)變量模型,四種四階矩法均有著較好的計(jì)算精度,其中高階矩標(biāo)準(zhǔn)化方法相對最優(yōu)。由于Pearson系統(tǒng)方法和立方正態(tài)分布方法自身具有一定的適用范圍,對于邊坡穩(wěn)定可靠性分析會出現(xiàn)無解的情況,其中立方正態(tài)分布方法適用范圍最窄。(2)隨機(jī)場分層離散方法通過較大尺寸的網(wǎng)格劃分即可有效地模擬土性參數(shù)的空間變異性,該方法離散簡便高效,與矩法相適應(yīng),極大地地減少了邊坡穩(wěn)定可靠性分析的計(jì)算量。(3)由于考慮邊坡的端部效應(yīng)和土性參數(shù)沿邊坡失效段長度方向的相關(guān)性,三維邊坡可靠指標(biāo)明顯大于二維邊坡可靠指標(biāo),說明采用二維可靠指標(biāo)來評估邊坡的穩(wěn)定可靠性過于保守,且土性參數(shù)變異系數(shù)越大,三維可靠指標(biāo)較二維可靠指標(biāo)的增大程度越大。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU43
【部分圖文】：

1 緒 論1 緒 論1 研究背景滑坡是我國最為頻繁的地質(zhì)災(zāi)害，給國家建設(shè)、人民生活帶來了巨大的損國地質(zhì)災(zāi)害通報(bào) 2016》指出，2016 年全國共發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害 9710 起，其7403 起、崩塌 1484 起、泥石流 584 起、地面塌陷 221 起、地裂縫 12 起和 6 起，分別占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的 76.2%、15.3%、6.0%、2.3%、0.1%和 0.1 1.1 所示，共造成 370 人死亡、35 人失蹤、209 人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失 。由此可見，正確地認(rèn)識邊坡失穩(wěn)機(jī)理、科學(xué)地評價(jià)邊坡穩(wěn)定程度、合存在風(fēng)險(xiǎn)的邊坡，對人民安全、社會建設(shè)、城市發(fā)展有著重要的意義。

Pearson系統(tǒng)

(a) (b)圖 2.2 簡化 Bishop 法計(jì)算圖Fig.2.2 Calculation chart of simplified Bishop method采用四階矩法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定可靠性分析的主要步驟為：①將隨機(jī)變量 c、φ從原變量空間轉(zhuǎn)換到獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)空間，用獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)空間變量 u、v 表示。當(dāng) c、φ獨(dú)立時(shí)，本文采用 Rosenblatt 逆變換：1S Sz G (c , ) F (c , ) 1 F ( R (u , v)) 1 當(dāng) c、φ相關(guān)時(shí)，本文采用 Nataf 逆變換：1S Sz G (c , ) F (c , ) 1 F ( N (u , v)) 1 ②根據(jù)多變量函數(shù)的點(diǎn)估計(jì)法對 u 、v 進(jìn)行取值，參見表 2.1，根據(jù)式或式(2.73)得到 c、φ估計(jì)點(diǎn)的取值；③根據(jù)多變量函數(shù)的點(diǎn)估計(jì)法，采用簡化 Bishop 法建立邊坡穩(wěn)定性分析模計(jì)算 c、φ在特定取值下的邊坡安全系數(shù)；④整理邊坡安全系數(shù)，根據(jù)式(2.30)-式(2.33)計(jì)算功能函數(shù)的前四階統(tǒng)計(jì)
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蔣水華;李典慶;曹子君;周創(chuàng)兵;張利民;;考慮參數(shù)空間變異性的邊坡系統(tǒng)可靠度分析[J];應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào);2014年05期

2 黃景華;陳朝暉;莫玻;劉石虎;葉遇春;;參數(shù)特性及分布形式對邊坡穩(wěn)定可靠性的影響分析[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2014年03期

3 俞登科;李正良;李茂華;范文亮;;基于矩方法的特高壓輸電塔抗風(fēng)可靠度分析[J];工程力學(xué);2013年05期

4 李典慶;蔣水華;周創(chuàng)兵;方國光;;考慮參數(shù)空間變異性的邊坡可靠度分析非侵入式隨機(jī)有限元法[J];巖土工程學(xué)報(bào);2013年08期

5 范文亮;李正良;王承啟;;多變量函數(shù)統(tǒng)計(jì)矩點(diǎn)估計(jì)法的性能比較[J];工程力學(xué);2012年11期

6 范文亮;李正良;韓楓;;單變量函數(shù)統(tǒng)計(jì)矩的點(diǎn)估計(jì)法性能比較[J];工程力學(xué);2012年09期

7 閆澍旺;朱紅霞;劉潤;孫萬禾;;關(guān)于土層相關(guān)距離計(jì)算方法的研究[J];巖土力學(xué);2007年08期

8 李小勇,謝康和;土性參數(shù)相關(guān)距離的計(jì)算研究和統(tǒng)計(jì)分析[J];巖土力學(xué);2000年04期

9 程強(qiáng),羅書學(xué),高新強(qiáng);相關(guān)函數(shù)法計(jì)算相關(guān)距離的分析探討[J];巖土力學(xué);2000年03期

10 李云貴,趙國藩;結(jié)構(gòu)可靠度的四階矩分析法[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);1992年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 蔣水華;水電工程邊坡可靠度非侵入式隨機(jī)分析方法[D];武漢大學(xué);2014年

2 吳振君;土體參數(shù)空間變異性模擬和土坡可靠度分析方法應(yīng)用研究[D];中國科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所）;2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 葉遇春;基于隨機(jī)場理論的長土質(zhì)邊坡三維穩(wěn)定可靠性分析[D];重慶大學(xué);2014年

2 莫玻;基于可靠度理論的邊坡穩(wěn)定性分析方法的研究[D];重慶大學(xué);2012年

3 孫思奧;結(jié)構(gòu)可靠度分析方法及相關(guān)理論研究[D];清華大學(xué);2007年

4 唐沖;基于隨機(jī)場正交展開理論的隨機(jī)有限元法[D];廣西大學(xué);2007年

本文編號：2889834