【摘要】：治理邊坡失穩(wěn)導(dǎo)致的滑坡災(zāi)害是我國地質(zhì)災(zāi)害防治的重中之重,滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。影響滑坡風(fēng)險(xiǎn)的不確定性因素很多,其中巖土體固有的空間變異性是重要的不確定性因素之一,它對(duì)邊坡的失效模式、可靠性和風(fēng)險(xiǎn)具有重要的影響。巖土體空間變異性呈現(xiàn)出顯著的三維各向異性,需要通過概率化場地勘察方法進(jìn)行量化。然而受到技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件限制,巖土工程場地勘察數(shù)據(jù)往往非常有限,使得三維巖土體空間變異性量化極具挑戰(zhàn)性。此外,為了更加有效地評(píng)估復(fù)雜邊坡風(fēng)險(xiǎn),二維邊坡穩(wěn)定性概率分析已經(jīng)不能滿足實(shí)際工程邊坡的需求,如何在三維邊坡定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中考慮巖土體空間變異性是一個(gè)挑戰(zhàn)性難題。最后,邊坡可靠性分析成果大部分停留在理論研究階段,離實(shí)際工程應(yīng)用還有差距,非常有必要開發(fā)相關(guān)軟件拓展邊坡可靠性分析成果的具體應(yīng)用。本論文圍繞上述三個(gè)關(guān)鍵問題開展研究,以邊坡巖土體不確定性分析為基礎(chǔ),以巖土工程場地勘察中的不確定性量化為主要研究內(nèi)容,以邊坡高效可靠性分析及定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為目標(biāo)。主要工作和結(jié)論如下:(1)針對(duì)巖土體地層變異性定量表征問題,建立了有機(jī)整合邊界地層模型和類別地層模型優(yōu)勢(shì)的混合地層模型,該模型既能模擬任意復(fù)雜的地層形態(tài),又能考慮巖土材料空間分布趨勢(shì)和工程判斷;構(gòu)建了考慮地層變異性的概率化地層建�？蚣�,為巖土工程可靠性分析和設(shè)計(jì)中考慮地層變異性的影響提供了一條有效途徑。(2)針對(duì)巖土體三維空間變異性定量表征問題,提出了解決極大似然估計(jì)中高維難題的矩陣分解技術(shù),發(fā)展了基于極大似然估計(jì)的巖土體三維空間變異性量化方法,揭示了勘察方案對(duì)概率化場地勘察的影響規(guī)律,為有限巖土勘察數(shù)據(jù)條件下的空間變異性量化問題提供了技術(shù)支撐;提出了巖土體三維空間變異性模擬的逐步分解法,從理論上證明了其與傳統(tǒng)方法的等價(jià)性,實(shí)現(xiàn)了多變量、大尺度三維空間變異性的高效模擬,從而搭建了概率化場地勘察和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估之間的橋梁。(3)針對(duì)二維邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估問題,發(fā)展了基于子集模擬的邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估高效隨機(jī)有限元法,解決了高維不確定性、多失效模式、低失效概率的邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估難題,為考慮空間變異性的邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估奠定了基礎(chǔ);建立了基于極限平衡分析和有限元分析的邊坡協(xié)同式可靠性分析方法,有機(jī)地整合了兩種分析方法的優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)了既準(zhǔn)確又高效的邊坡可靠性分析,為隨機(jī)有限元法在實(shí)際工程邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中應(yīng)用創(chuàng)造了條件。(4)針對(duì)三維邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估問題,提出了三維邊坡協(xié)同式風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法,推導(dǎo)了初步分析和精細(xì)分析中失效概率和風(fēng)險(xiǎn)之間的統(tǒng)一形式計(jì)算表達(dá)式,實(shí)現(xiàn)了不同尺度有限元分析模型的協(xié)同利用,闡明了在三維邊坡穩(wěn)定性分析中考慮巖土體三維空間變異性的重要性,揭示了三維空間變異性對(duì)邊坡失效模式、可靠性和風(fēng)險(xiǎn)的影響規(guī)律,豐富了邊坡定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論,為實(shí)際復(fù)雜工程邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了有效的分析工具。(5)從邊坡可靠性設(shè)計(jì)及概率分析軟件開發(fā)兩方面探索邊坡可靠性與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在實(shí)際工程中的應(yīng)用。提出了考慮巖土體空間變異性的邊坡全概率可靠性設(shè)計(jì)方法,闡明了巖土體空間變異性對(duì)邊坡可靠性設(shè)計(jì)的影響,為邊坡可靠性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的制定奠定了一定的理論基礎(chǔ);開發(fā)了簡單實(shí)用的非侵入式巖土工程概率分析軟件NIGPA,為拓展邊坡可靠性與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論的實(shí)際應(yīng)用邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。
【圖文】：

圖】．２邋２０００－２０１６年全國滑坡發(fā)生及防治情況統(tǒng)計(jì)逡逑塌、泥石流）占比約為８５％。按此比例估計(jì)，我國在２０００－２０１６年間對(duì)滑坡災(zāi)害防治逡逑的投入情況如圖１．２（ｂ）所示（數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計(jì)年鑒－２０１７》（國家統(tǒng)計(jì)局，２０１７））。逡逑無論是滑坡防治項(xiàng)目的數(shù)目還是滑坡防治投資的力度，在２００８年后都有顯著地躍升。逡逑從２００８年起，滑坡防治投資開始超過滑坡造成的直接經(jīng)濟(jì)損失；到２０１３年后，各年滑逡逑坡防治投資均超過１００億元。經(jīng)過這么多投入，我國在“十一五”到“十二五”期間，逡逑因地質(zhì)災(zāi)害（以滑坡為主）造成的人員傷亡減少了邋６４％，所避免的人員傷亡和直接經(jīng)逡逑濟(jì)損失分別增加了邋６７％和１７８％邋（見《全國地質(zhì)災(zāi)害防治“十三五”規(guī)劃》）。逡逑雖然我國在滑坡災(zāi)害防治方面己經(jīng)取得了一定的成果，然而由于各種不確定性因逡逑素的存在，無論何種手段都無法徹底避免滑坡的發(fā)生。只要有發(fā)生滑坡的可能性，滑逡逑２逡逑

屮國滑坡（崩塌、＆石流）分也閽丨逡逑Ｚｒｉｒ邋．．邐一＾邐？／？＾邋（逡逑．，？邋、…：；一逡逑含r2：＇Ａ．、．邐＾邐１邐．’，４．：b6’逡逑邐邋．：．．．、逡逑＇－＇－ｅ邐，邋．邋？邋了邋４．．、．：％＾：：彳．？務(wù)．．？邋，，逡逑ｃ邋－、．－．邐，邐，？邋－Ｗ．；．邐＾邐－逡逑，邐－邐．邋＇務(wù)、．邋一．邋．逡逑…．：■．翁．：

本文編號(hào)：2703615