我國正處在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展時期,在鐵路、公路、水利、水電和礦山等工程建設(shè)中出現(xiàn)了大量的土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡工程,巖土邊坡的失穩(wěn)會造成人類的生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。巖土邊坡的失穩(wěn)與眾多隨機(jī)參數(shù)相關(guān),邊坡的可靠度分析越來越受到重視。本文在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51564026）的資助下,將塑性力學(xué)中的極限分析理論應(yīng)用于巖土邊坡的可靠度分析領(lǐng)域,對邊坡可靠度的塑性極限分析法進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究。本文的主要研究工作如下:（1）基于塑性力學(xué)的下限定理,建立了土質(zhì)邊坡可靠度塑性極限分析的下限法理論模型。將土體材料抗剪參數(shù)作為隨機(jī)變量,以有限單元結(jié)點(diǎn)的應(yīng)力向量為決策變量,建立了同時滿足平衡方程、屈服條件、公共邊應(yīng)力間斷條件和應(yīng)力邊界條件的土質(zhì)邊坡可靠度分析的下限法隨機(jī)規(guī)劃模型,提出了基于蒙特卡洛法的下限法模型的高效數(shù)值求解方法,獲得了土質(zhì)邊坡可靠度指標(biāo)的下限解。（2）基于塑性力學(xué)的上限定理,建立了土質(zhì)邊坡可靠度塑性極限分析的上限法理論模型。將土體材料抗剪參數(shù)作為隨機(jī)變量,以有限單元的速度向量和塑性乘子作為決策變量,建立了同時滿足單元和公共邊的塑性流動約束條件、單元速度邊界條件以及功能平衡原理的的土... 

【文章來源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁數(shù)】：160 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

降雨和地震

巖土邊坡可靠度的塑性極限分析法研究12第二章邊坡可靠度塑性極限分析的基本理論本文以塑性極限分析理論為理論基礎(chǔ)，以有限元和塊體單元的數(shù)值離散為技術(shù)手段，以蒙特卡洛方法模擬隨機(jī)參數(shù)的隨機(jī)性，以數(shù)學(xué)規(guī)劃方法求解巖土體的極限狀態(tài)。論文通過多學(xué)科、多方向的交叉研究來解決巖土力學(xué)可靠度分析領(lǐng)域的難點(diǎn)問題。本章將簡要介紹本文相關(guān)的基本理論和方法。2.1邊坡塑性極限分析基本理論2.1.1邊坡塑性極限分析基本原理從力學(xué)的角度出發(fā)，邊坡穩(wěn)定性問題可以描述為一個邊值問題：根據(jù)由巖土體的平衡方程、變形協(xié)調(diào)方程、材料本構(gòu)方程和對應(yīng)的邊界條件，求解邊坡體的應(yīng)力場和對應(yīng)的位移常巖土邊坡邊值問題的各種變量需要滿足以下條件：（1）外力和應(yīng)力滿足平衡條件；（2）位移了應(yīng)變滿足幾何關(guān)系；（3）應(yīng)力和應(yīng)變滿足本構(gòu)關(guān)系。但對于巖土邊坡而言，要求解得到完全滿足以上三個條件的解答是不容易實(shí)現(xiàn)的，主要原因是：第一、邊坡在漫長的地質(zhì)作用過程中形成導(dǎo)致邊坡的加載歷史不清楚，在當(dāng)前的數(shù)值模擬中還不能完全準(zhǔn)確的模擬邊坡從彈性階段進(jìn)入塑性階段的加載歷史，使得難以準(zhǔn)確獲得邊坡的極限狀態(tài)；第二，巖土體材料的多樣性和力學(xué)特性的變異性導(dǎo)致應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系（本構(gòu)關(guān)系）非常復(fù)雜，當(dāng)前提出的巖土體本構(gòu)模型還不能完全準(zhǔn)確描述材料的力學(xué)特性。圖2.1塑性極限分析法基本原理圖

巖土邊坡可靠度的塑性極限分析法研究18（2）當(dāng)Z0時邊坡喪失了規(guī)定功能，即處于失效狀態(tài)；（3）當(dāng)Z=0時邊坡處于臨界狀態(tài)。2.2.2邊坡失效概率當(dāng)邊坡的功能函數(shù)Z0，邊坡發(fā)生了失效。工程上把Z0發(fā)生概率稱之為邊坡的失效概率，用fP表示。失效概率與隨機(jī)變量123()nX,X,X,,X直接相關(guān)。由概率統(tǒng)計(jì)理論可知，邊坡的失效概率fP可用下式計(jì)算：123120=()fxnnZPfXXXXdXdXdX,,,,(2-16)式中：123()xnfXXXXe&,,,,是邊坡的聯(lián)合概率密度函數(shù)。式(2-16)是一個多維積分，由于隨機(jī)變量的復(fù)雜性，要直接求解是比較困難的，目前一般采用比較簡單的近似方法計(jì)算。2.2.3蒙特卡洛法蒙特卡洛法(Monte-Carlo)是邊坡可靠度近似計(jì)算的常用方法，也稱為隨機(jī)抽樣法。該方法的的主要特點(diǎn)是：借助計(jì)算機(jī)模擬隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)特征，模擬實(shí)際中隨機(jī)變量的發(fā)生概率問題。其主要思路是：假定某一隨機(jī)變量的概率模型符合一個已知的統(tǒng)計(jì)分布類型（或某種概率分布），基于隨機(jī)變量發(fā)生的累積概率借助計(jì)算機(jī)抽樣形成隨機(jī)變量的若干個隨機(jī)數(shù)，把每個隨機(jī)數(shù)帶入功能函數(shù)進(jìn)行多次圖2.3蒙特卡洛模擬流程圖模擬，繼而統(tǒng)計(jì)最終的結(jié)果。蒙特卡洛法把概率模型和不確定性問題進(jìn)行了有效融合，同時把各種隨機(jī)抽樣檢測獲得的統(tǒng)計(jì)估測值當(dāng)作原始問題的近似解。蒙特

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于塑性極限分析上限法理論的土質(zhì)邊坡可靠度分析[J]. 張小艷,張立翔,李澤.  巖土力學(xué). 2018(05)
[2]基于廣義子集模擬樣本加權(quán)法的邊坡多失效模式可靠度分析[J]. 楊智勇,李典慶,曹子君,唐小松.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2018(03)
[3]建立在相對安全率準(zhǔn)則基礎(chǔ)上的巖土工程可靠度分析與安全判據(jù)[J]. 陳祖煜.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2018(03)
[4]基于極限分析上限法條分形式的邊坡可靠度分析[J]. 吳賁.  現(xiàn)代礦業(yè). 2017(05)
[5]土體參數(shù)空間變異性對邊坡失效模式間相關(guān)性及系統(tǒng)可靠度的影響[J]. 鄭棟,李典慶,曹子君,方國光.  巖土力學(xué). 2017(02)
[6]基于高效隨機(jī)有限元法的邊坡風(fēng)險(xiǎn)評估[J]. 李典慶,肖特,曹子君,周創(chuàng)兵,方國光.  巖土力學(xué). 2016(07)
[7]基于有限元強(qiáng)度折減法的邊坡失穩(wěn)判據(jù)統(tǒng)一性研究[J]. 李垠,程丹,蘇凱.  大地測量與地球動力學(xué). 2016(01)
[8]考慮概率分布影響的低概率水平邊坡可靠度分析[J]. 蔣水華,魏博文,姚池,楊建華.  巖土工程學(xué)報(bào). 2016(06)
[9]滑坡災(zāi)害的成因機(jī)制及其特征分析[J]. 張江偉,李小軍,遲明杰,盧滔.  自然災(zāi)害學(xué)報(bào). 2015(06)
[10]基于極限平衡法和有限元法的邊坡協(xié)同式可靠度分析[J]. 李典慶,肖特,曹子君,唐小松,方國光.  巖土工程學(xué)報(bào). 2016(06)



本文編號：3417809