考虑参数空间变异性的非饱和土坡可靠度分析-论文.pdf

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1、第35卷第9期岩土力学Vbl_35NO．92014年9月RockandSoilMechanicsSep．2014文章编号l1000-7598(2014)09-2569-10考虑参数空间变异性的非饱和土坡可靠度分析蒋水华1,2，李典庆一，周创兵一，张利民(1．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉430072：2．武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室，武汉4300723．香港科技大学土木与环境工程系，香港1摘要：在考虑多个土体参数空间变异性的基础上，提出了基于拉丁超立方抽样的非饱和土坡稳定可靠度分析

2、的非侵入式随机有限元法。利用Hermite随机多项式展开拟合边坡安全系数与输入参数间的隐式函数关系，采用拉丁超立方抽样技术产生输入参数样本点，通过Karhunen．Lo~ve展开方法离散土体渗透系数、有效黏聚力和内摩擦角随机场，并编写了计算程序NISFEM—KL—LHS。研究了该方法在稳定渗流条件下非饱和土坡可靠度分析中的应用。结果表明：非侵入式随机有限元法为考虑多个土体参数空问变异性的非饱和土坡可靠度问题提供了-7~有效的分析工具。土体渗透系数空间变异性和坡面降雨强度对边坡地下水位和最危险滑动面位置均有明

3、显的影响。当降雨强度与饱和渗透系数的比值大于0．01时，边坡失效概率急剧增加。当土体参数变异性或者参数间负相关性较大时，忽略土体参数空间变异性会明显高估边坡失效概率。关键词：边坡；非饱和渗流；空间变异性；可靠度；拉丁超立方抽样中图分类号：O302文献标识码：AReliabilityanalysisofunsaturatedslopeconsideringspatialvariabilityJIANGShui—hua，，LIDian—qing，，ZHOUChuang．bing，，ZHANGLi．min(1．S

4、tateKeyLaboratoryofWaterResourcesandHydropowerEngineeringScience，WuhanUniversity，Wuhan430072，China；2．KeyLaboratoryofRockMechanicsinHydraulicStructuralEngineering，MinistryofEducafion，WuhanUniversity，Wuhan430072，China；3．DepartmentofCivilandEnvironmentalEngin

5、eering，TheHongKongUniversityofScienceandTechnology，HongKong，China)Abstract：Anon-intrusivestochasticfiniteelementmethod(NISFEM)basedonLatinhypercubesampling(LHS)forreliabilityanalysisofunsaturatedslopeconsideringthespatialvariabilityofmultiplesoilparameters

6、isproposed．ThesafetyfactorisexplicitlyexpressedasafunctionofuncertaininputparametersusingtheHermitepolynomialchaosexpansion，theLatinhypercubesamplepointsareselectedasthecollocationpointsforcalculatingtheunknowncoeficientsofpolynomialchaosexpansion．TheKarhu

7、nen—Lo~ve(K—L)expansionmethodisusedtodiscretizetherandomfieldsofsoilhydraulicconductivity,efectivecohesionandintemalfrictionangle．AcomputerprogramnamedNISFEM—KL—LHSisdeveloped．Anexampleofreliabilityanalysisofunsaturatedslopestabilityunderthesteady-statesee

8、pageconditionispresentedtodemonstratethevalidityandcapabilityoftheproposedmethod．TheresultsindicatethattheproposedNISFEMcaneffectivelyevaluatethereliabilityofunsaturatedslopeconsideringthespatialvariabilityof