岩土边坡稳定性与可靠度分析智能计算方法

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1、硕士学位论文[22]稳定性问题，探索出不同的变形机构，找到了很多问题的上限解。很多机动场是在理论滑移线场基础上结合经验确定的，最好的机动场对应的上限值最小，有的学者应用最[25,26]优化理论寻找最佳机动场获得最小上限解。Jiang和Magnan应用有限元离散法并采用[27][28]非线性规划优化出变形速度场。另外，我国学者李国英和沈珠江利用下限定理的基本原理，将有限元与数学规划相结合寻求一个最合适的静力平衡且不违背屈服准则的应力场，并最终优化出最大下限解。1.2.3数值分析法有限单元法(FEM)和边界单元法(B

2、EM)是边坡稳定性分析最常用的数值分析方法，其优点是不仅能算出边坡体内每一点的应力，而且还能算出位移，克服了极限平衡法、极限分析法等不能分析边坡变形的缺点。因此，它们在边坡工程中得到了广泛的应用。[29]比如：Pasternack等(1988)把有限元法同极限平衡法结合起来，采用非线性弹性材料规律，由有限元提供应力、应变和位移，然后按照极限平衡法计算安全系数；Matsui和[30]San(1992)在有限元法分析中按剪应力破坏准则定义边坡的破坏，此法与修正的[31]Fellenius法很吻合；王泳嘉(1991)用

3、离散单元法(DEM)对岩质边坡稳定问题进行了分[32]析；王如路和孙钧(1999)应用非连续变形分析(DDA)法对三峡船闸160m高岩体边坡进行了分析。[33,34]此外，近年来有一些学者采用强度折减有限元法来分析边坡稳定性。1.2.4其他方法[35]目前，在边坡领域也出现了一些新的分析方法，比如：Cai等(1990)提出了断裂力[36][37,38]学方法，Michalowski(1995)提出了运动学分析法，李文秀(1988，1996)等则建立[39][40][41]了基于模糊理论的分析方法，而冯夏庭(199

4、5)、夏元友等(1996)和张德政等(1997)[42]建立了基于梯度算法的边坡稳定性评估BP神经网络模型方法，而陈昌富(2001)则建立了评价边坡稳定性的模糊神经网络模型。在上述的边坡稳定性分析方法中，极限分析法概念清晰、理论严格，但难以处理外形、分层和外载复杂的边坡。数值分析方法依据岩土体的本构模型，利用数值计算方法，不仅能算出边坡体内每一点的应力和位移，同时还能考虑边坡复杂的外形、分层和外载情况；但由于岩土体的复杂性，目前尚未有能真实客观反映岩土体复杂的应力-应变关系的本构模型，并且已有的模型需要的力学参数

5、较多并且获取难。极限平衡法虽不能反映边坡变形破坏的过程，但简单实用，适应性好，且已积累了大量经验，因此，该法目前仍为边坡稳定性分析最主要的可靠分析方法。1.3边坡可靠性分析方法国内外研究现状极限平衡法虽然计算简便、直观，但未考虑岩土力学参数的变异性。而随机理论分-3-岩土边坡稳定性与可靠度分析智能计算方法析法，充分考虑了岩土体的复杂性和不确定性，以破坏概率或可靠性指标来评定边坡，为边坡稳定性分析提供了新的途径。边坡稳定的可靠度分析是岩土工程可靠性研究的经典课题。国外许多学者专家都曾[43]研究过土坡稳定的可靠性问

6、题。Crawford(1967)等对含敏感土层天然土坡进行了可靠性分析，并计算出了失效概率；Matsuo和Kuroda(1974)、Morla-Catalan和Cornell(1976)、[44]Harr(1977)等学者曾用随机理论方法对边坡稳定性分析作过典型研究；Yong和[45][46]Alonsoa(1977)将一种风险分析方法应用到了边坡可靠性的预测中；Vanmarcke(1977)[47]对土性的空间变异性进行了深入的研究，并提出了有效的计算方法；Yucemen(1990)[48]等人对三维效应的概率

7、分析均作过有益的探讨；A-grivas和Asaoka(1982)对边坡上其他[49]附加荷载（比如地震力等）的概率分析给予了很大关注；Chowdhury和Xu(1994)利用[50]系统可靠性分析法研究了边坡的可靠性；Michalouski(1995)用动态逼近的方法对边坡的可靠性进行分析。[51,52]我国边坡可靠性研究始于上世纪80年代，祝玉学等人(1980,1990)首先从可靠[53]性设计的角度阐述边坡工程评价和设计问题；龚朴等(1996)引入扰动力的概念，提出了边坡稳定性分析的扰动函数法，此方法不受条分

8、模式限制，采用统一数学模型对边坡稳定进行确定性分析和非确定性分析，克服了计算模型不同而引起分析结果的差异；徐[54]军等(1999)应用改进JC法，针对极限状态方程的高次性和复杂性，采用不同方法对可[55]靠度指标进行了计算；洪昌华等(2000)探讨了相关情况下的哈索弗尔－林德(Hasofer[42,56]－Lind)可靠度指标的求解方法；陈昌富(1999，2003)建立