›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (8): 2991-3000.doi: 10.16285/j.rsm.2016.2571

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

低概率水平岩质边坡系统可靠度分析

蒋水华1, 2，刘 贤1，姚 池1，杨建华1，黄劲松1，江先河3   

  1. 1. 南昌大学 建筑工程学院，江西 南昌 330031；2. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071； 3. 江西水利职业学院，江西 南昌 330013
  • 收稿日期:2016-11-03 出版日期:2018-08-11 发布日期:2018-09-02
  • 通讯作者: 姚池，男，1986年生，博士，副教授，主要从事边坡渗流与稳定性分析方面的研究工作。E-mail: chi.yao@ncu.edu.cn E-mail: sjiangaa@ncu.edu.cn
  • 作者简介:蒋水华，男，1987年生，博士，副教授，主要从事岩土工程可靠度与风险分析方面的研究工作。
  • 基金资助:

    长江科学院开放研究基金资助项目（No. CKWV2018480/KY）；国家自然科学基金项目（No. 51509125，No. 51679117，No. U1765207）；岩土力学与工程国家重点实验室开放基金资助课题（No. Z016014）；江西省水利厅科技项目（No. KT201534）。

System reliability analysis of rock slopes at low probability levels

JIANG Shui-hua1, 2, LIU Xian1, YAO Chi1, YANG Jian-hua1, HUANG Jin-song1, JIANG Xian-he3   

  1. 1. School of Civil Engineering and Architecture, Nanchang University, Nanchang, Jiangxi 330031, China; 2. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 3. Jiangxi Water Resources Institute, Nanchang, Jiangxi 330013, China
  • Received:2016-11-03 Online:2018-08-11 Published:2018-09-02
  • Supported by:

    This work was supported by the CRSRI Open Research Program (CKWV2018480/KY), the National Natural Science Foundation of China (51509125, 51679117, U1765207), the Open Research Fund of State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering (Z016014) and the Science and Technology Project of Jiangxi Provincial Department of Water Resources (KT201534).

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摘要： 针对目前含多个相关失效模式的低概率水平岩质边坡系统可靠度分析的难题，提出了基于子集模拟的岩质边坡系统可靠度分析方法，推导了典型边坡系统失效概率计算表达式。为表征不同失效模式间的相关性，提出采用max和min函数构建边坡系统功能函数。并通过含多个相关失效模式的双滑块岩质边坡及锦屏一级左岸坝肩边坡系统可靠度分析验证了提出方法的有效性。结果表明：提出方法计算效率明显高于蒙特卡洛模拟方法，计算精度优于一阶等效近似方法、N维等效方法和Ditlevsen上下限方法，可为解决低概率水平复杂岩质边坡系统可靠度问题提供一个重要的工具。此外，通过max和min函数构建的边坡系统功能函数不仅可以准确地表征边坡不同失效模式间的相关性，而且可为边坡系统可靠度分析提供便利。

关键词: 岩质边坡, 系统可靠度, 多失效模式, 小失效概率, 子集模拟

Abstract: To effectively tackle system reliability problems of rock slopes involving multiple correlated potential failure modes at small probability levels, this paper aims to propose a subset simulation-based approach for system reliability analysis of rock slopes. The expressions for system failure probability calculation of typical slope systems are derived. To account for the correlations among multiple failure modes, the “max” and “min” functions are utilized to construct the system performance functions. A benchmark rock slope with two sliding blocks and the left abutment slope of Jinping I slope with multiple correlated failure modes are investigated to demonstrate the effectiveness of the proposed approach. The results indicate that the proposed approach is much more efficient than the Monte-Carlo simulation (MCS) and more accurate than the first order approximation, N-dimensional equivalent method and Ditlevsen’s bounds method when solving the system reliability problems of rock slopes with small probabilities. In summary, it provides an effective means for tackling system reliability problems of complex rock slopes at small probability levels. In addition, the correlations among different failure modes can be effectively quantified with the aid of the “max” and “min” functions, which greatly facilitates the system reliability analysis of rock slopes.

Key words: rock slopes, system reliability, multiple failure modes, small probability of failure, subset simulation

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