降雨作用下邊坡體系可靠性分析
本文關(guān)鍵詞:降雨作用下邊坡體系可靠性分析,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】:滑坡是一種公認(rèn)的重大自然災(zāi)害,其安全分析一直是科研人員關(guān)心的重要課題。作為一個(gè)多山國(guó)家,據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年由于滑坡災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)百億元。此外,在水利水電工程的建設(shè)過(guò)程中,由于庫(kù)區(qū)、壩區(qū)的滑坡事故造成的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡更是令人惋惜。因此,國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者從多種角度,采用各種方法對(duì)邊坡安全分析進(jìn)行了大量的研究,并取得了豐碩成果。由于科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,新的研究方法也不斷被提出,隨之而來(lái)的是巖土領(lǐng)域研究學(xué)者針對(duì)邊坡安全計(jì)算方法的不斷推陳出新。大量的統(tǒng)計(jì)事實(shí)證明,滑坡大多數(shù)發(fā)生在降雨過(guò)程中或者降雨之后。降雨是邊坡失效的主要原因之一已經(jīng)成為學(xué)界的共識(shí)。國(guó)內(nèi)外對(duì)降雨導(dǎo)致邊坡失效做了大量的研究,但對(duì)降雨作用下邊坡可靠性分析的研究卻并不多,而且很少有統(tǒng)一的意見。學(xué)者們對(duì)降雨滑坡的研究結(jié)論差異的一個(gè)主要原因是不同地區(qū)土體特性各不相同,因此由土體滲透性等差異導(dǎo)致的降雨對(duì)邊坡的影響也會(huì)各不相同。考慮到土體自身構(gòu)造非常特殊,其在空間區(qū)域內(nèi)的變異性會(huì)對(duì)邊坡的抗剪強(qiáng)度造成很大影響。雖然國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者已提出忽略土性參數(shù)空間變異性會(huì)高估邊坡的安全性的觀點(diǎn),但考慮空間變異性的降雨邊坡可靠性卻尚未得到充分研究。通過(guò)對(duì)空間變異性理論和機(jī)器學(xué)習(xí)理論的學(xué)習(xí),本文在飽和-非飽和滲流、極限平衡法等理論基礎(chǔ)上,采用經(jīng)人工蜂群算法優(yōu)化的極限學(xué)習(xí)機(jī)建立響應(yīng)面,并結(jié)合蒙特卡洛法,實(shí)現(xiàn)了降雨作用下邊坡體系可靠性分析。主要的研究工作如下:1.在考慮降雨的邊坡可靠性分析中引入空間變異性理論,使對(duì)降雨邊坡的安全分析更加全面。2.編寫了MATLAB程序Spatial_V_midpoint,實(shí)現(xiàn)對(duì)土體抗剪參數(shù)的二維空間離散。3.采用人工蜂群算法優(yōu)化極限學(xué)習(xí)機(jī),提出了邊坡體系可靠性分析的ABC-ELM響應(yīng)面模型,并基于該模型實(shí)現(xiàn)了對(duì)邊坡體系的可靠性分析。通過(guò)與蒙特卡洛法的計(jì)算結(jié)果對(duì)比,ABC-ELM響應(yīng)面模型不僅預(yù)測(cè)結(jié)果精確,而且使計(jì)算效率得到了大幅度的提高。4.通過(guò)算例分析了降雨對(duì)邊坡可靠性的影響。
【關(guān)鍵詞】:邊坡穩(wěn)定 可靠性分析 降雨滲透 響應(yīng)面法 空間變異性
【學(xué)位授予單位】:大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號(hào)】:P642.22
【目錄】:
- 摘要4-5
- Abstract5-9
- 1 緒論9-14
- 1.1 研究背景及意義9-10
- 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
- 1.2.1 降雨對(duì)邊坡安全的影響研究現(xiàn)狀10-11
- 1.2.2 降雨作用下的邊坡穩(wěn)定分析研究現(xiàn)狀11
- 1.2.3 降雨作用下邊坡的滲流規(guī)律研究現(xiàn)狀11-12
- 1.2.4 降雨作用下邊坡可靠性分析研究進(jìn)展12
- 1.3 問(wèn)題的提出及本文的主要工作12-14
- 1.3.1 問(wèn)題的提出12-13
- 1.3.2 本文的主要研究工作13-14
- 2 邊坡降雨入滲分析理論基礎(chǔ)14-20
- 2.1 邊坡概況及其病害14-16
- 2.1.1 邊坡病害簡(jiǎn)介14-15
- 2.1.2 降雨對(duì)邊坡安全的影響15-16
- 2.2 飽和-非飽和滲流理論16-19
- 2.2.1 基本理論16-18
- 2.2.2 滲流特性及其參數(shù)確定18-19
- 2.3 小結(jié)19-20
- 3 邊坡在降雨作用下的安全性計(jì)算方法20-26
- 3.1 邊坡穩(wěn)定分析方法20-24
- 3.1.1 極限平衡法20-21
- 3.1.2 由極限平衡法發(fā)展起來(lái)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法21-22
- 3.1.3 GLE論和Morgenstern-Price法原理22-24
- 3.1.4 有限元強(qiáng)度折減法24
- 3.2 降雨模擬方法24-26
- 3.2.1 Pradel-Raad法24
- 3.2.2 Cho關(guān)于均勻降雨的滲透模型24-25
- 3.2.3 本文所采用的方法25-26
- 4 邊坡系統(tǒng)可靠性分析方法26-38
- 4.1 傳統(tǒng)的邊坡安全可靠性分析方法26-27
- 4.1.1 可靠性的低階計(jì)算方法26
- 4.1.2 可靠度的高次分析方法26-27
- 4.2 基于代理模型的邊坡系統(tǒng)可靠性分析27-31
- 4.2.1 邊坡系統(tǒng)可靠性分析理論27-28
- 4.2.2 極限學(xué)習(xí)機(jī)28-29
- 4.2.3 人工蜂群算法29-30
- 4.2.4 使用人工蜂群算法優(yōu)化極限學(xué)習(xí)機(jī)30-31
- 4.3 基于ABC-ELM的邊坡系統(tǒng)可靠性分析31-38
- 4.3.1 基于極限學(xué)習(xí)機(jī)的響應(yīng)面法31-32
- 4.3.2 算例驗(yàn)證32-38
- 5 考慮空間變異性的降雨滑坡體系可靠性分析38-55
- 5.1 考慮空間變異性的邊坡可靠性分析38-41
- 5.1.1 土體空間變異性理論38-39
- 5.1.2 考慮土體二維空間變異性的邊坡可靠性分析39-41
- 5.2 考慮空間變異性的降雨滑坡體系可靠性分析步驟41-42
- 5.3 算例分析42-55
- 5.3.1 算例一:雙層黏土邊坡算例42-46
- 5.3.2 算例二:H.Rahardjo邊坡算例46-55
- 6 結(jié)論與展望55-56
- 6.1 結(jié)論55
- 6.2 展望55-56
- 參考文獻(xiàn)56-61
- 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況61-62
- 致謝62-63
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