岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (6): 1529-1539.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1476

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

考虑不排水抗剪强度空间变异性的黏土边坡 系统失效概率分析

刘辉,郑俊杰,章荣军   

  1. 华中科技大学 岩土与地下工程研究所,湖北 武汉 430074
  • 收稿日期:2020-09-30 修回日期:2021-03-04 出版日期:2021-06-11 发布日期:2021-06-15
  • 通讯作者: 郑俊杰,男,1967年生,博士,教授,主要从事软土地基处理、软土地下工程方面的研究与咨询工作。E-mail: zhengjj@hust.edu.cn E-mail: ce_liuhui@163.com
  • 作者简介:刘辉,男,1993年生,博士研究生,主要从事岩土工程方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(No.2016YFC0800200);国家自然科学基金(No.52078236)。

System failure probability analysis of cohesive slope considering the spatial variability of undrained shear strength

LIU Hui, ZHENG Jun-jie, ZHANG Rong-jun   

  1. Institute of Geotechnical and Underground Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, Hubei 430074, China
  • Received:2020-09-30 Revised:2021-03-04 Online:2021-06-11 Published:2021-06-15
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key R&D Program of China(2016YFC0800200) and the National Natural Science Foundation of China(52078236).

摘要: 针对黏土边坡,提出了考虑不排水抗剪强度空间变异性的边坡系统失效概率计算方法。首先,引入不排水抗剪强度随机场在滑动面上局部平均后的等效参数,通过计算等效参数的统计特性和等效参数之间的相关系数得到对应滑动面的可靠度指标和不同滑动面失效模式之间的相关系数。其次,综合考虑代表性滑动面的可靠度指标和相关系数,通过逐步搜索代表性滑动面来构建代理系统,利用代理系统的失效概率逼近边坡系统的失效概率。最后,以3个边坡系统可靠度问题为例验证了方法的有效性。结果表明:不排水抗剪强度随机场沿滑动面局部平均后的等效参数能够描述相应滑动面土体参数的不确定性,该方法能够较好地逼近边坡的系统失效概率。随着随机场的空间相关性增强,不同失效模式之间的相关系数增加,在达到相同的收敛条件时,代理模型所需的代表性滑动面个数减少。

关键词: 边坡稳定, 系统失效概率, 空间变异性, 相关失效模式, 等效参数

Abstract: A system failure probability analysis method of cohesive slope considering the spatial variability of undrained shear strength is proposed. In this method, the local averaging parameter of the random field of undrained shear strength on slip surface is introduced as an equivalent parameter. The statistical characters of the equivalent parameter and the correlation coefficient between different equivalent parameters are formulated. Then, the reliability index of a single failure mode and the correlation coefficient between different failure modes are calculated based on the equivalent parameters. By considering both the reliability index and correlation coefficient between different failure modes, the representative slip surfaces are searched step by step, and the system failure probability is assessed using those representative slip surfaces. Finally, to verify this method, three slopes are analyzed as examples. The results show that the equivalent parameter obtained by local averaging along the circular slip surface is feasible to describe the spatial variability of the undrained shear strength, and the proposed method can assess the system failure probability of cohesive slope with small error. Meanwhile, the correlation coefficient between failure modes increases with the spatial correlation of the random field, thus the number of representative slip surfaces required to achieve convergence will reduce.

Key words: slope stability, system failure probability, spatial variability, correlative failure mode, equivalent parameter

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[1] 杨智勇, 尹城川, 聂家岩, 黎学优, 祁小辉, . 考虑场地多源勘测数据三维空间相关性的土体 参数概率密度函数估计[J]. 岩土力学, 2022, 43(6): 1571-1584.
[2] 陈栋, 李红军, 朱凯斌. 基于新主滑趋势方向的矢量和边坡稳定分析方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(8): 2207-2214.
[3] 仉文岗, 王琦, 刘汉龙, 陈福勇, . 岩体空间变异性对隧道拱顶失效概率的影响[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1462-1472.
[4] 郑 宏, 张 谭, 王秋生. 弹塑性有限元分析中几个难点问题的一揽子方案[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 301-314.
[5] 孙志豪, 谭晓慧, 孙志彬, 林鑫, 姚玉川, . 基于上限分析的空间变异土质边坡可靠度[J]. 岩土力学, 2021, 42(12): 3397-3406.
[6] 仉文岗, 王琦, 陈福勇, 陈龙龙, 王鲁琦, 王林, 张艳梅, 王玉琦, 朱星, . 考虑岩体空间变异性的边坡可靠度分析 及抗滑桩随机响应研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(11): 3157-3168.
[7] 王川, 冷先伦, 李海轮, 李刚, . 节理分布空间变异的地下洞室稳定性概率分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 224-232.
[8] 蒋水华, 刘源, 章浩龙, 黄发明, 黄劲松, . 先验概率分布及似然函数模型的选择对边坡可靠度评价影响的定量评估[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 3087-3097.
[9] 潘永亮, 简文星, 李林均, 林雨秋, 田朋飞. 基于改进Green-Ampt模型的花岗岩 残积土边坡降雨入渗规律研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(8): 2685-2692.
[10] 薛阳, 吴益平, 苗发盛, 李麟玮, 廖康, 张龙飞. 库水升降条件下考虑饱和渗透系数空间变异性的白水河滑坡渗流变形分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1709-1720.
[11] 史振宁, 戚双星, 付宏渊, 曾铃, 何忠明, 方睿敏, . 降雨入渗条件下土质边坡含水率分 布与浅层稳定性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 980-988.
[12] 苏永华, 李诚诚. 强降雨下基于Green-Ampt模型的边坡稳定性分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 389-398.
[13] 艾啸韬, 王光进, 张超, 胡斌, 刘文连, 马洪岭, 崔博, . 宽级配废石的高排土场稳定性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(11): 3777-3788.
[14] 刘红岩. 宏细观缺陷对岩体力学特性及边坡稳定影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 431-439.
[15] 韩同春, 林博文, 何露, 苏钰钦, . 基于GIS与数值模拟软件耦合的 三维边坡建模方法及其稳定性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2855-2865.
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[1] 魏龙海,王明年,赵东平,吉艳雷. 翔安海底公路隧道陆域段变形控制措施研究[J]. , 2010, 31(2): 577 -581 .
[2] 陈 宇,张庆贺,朱继文,姚海明. 双圆盾构穿越下立交结构的流-固耦合数值模拟[J]. , 2010, 31(6): 1950 -1955 .
[3] 顾绍付,刘仰韶,刘仕顺. Asaoka法推算软基沉降偏差的修正方法探讨[J]. , 2010, 31(7): 2238 -2240 .
[4] 高树生,钱根宝,王 彬,杨作明,刘华勋. 新疆火山岩双重介质气藏供排气机理数值模拟研究[J]. , 2011, 32(1): 276 -280 .
[5] 宋勇军,胡 伟,王德胜,周军林. 基于修正剑桥模型的挤密桩挤土效应分析[J]. , 2011, 32(3): 811 -814 .
[6] 孙德安,孟德林,孙文静,刘月妙. 两种膨润土的土-水特征曲线[J]. , 2011, 32(4): 973 -0978 .
[7] 魏明尧,王恩元,刘晓斐,王 超. 深部煤层卸压爆破防治冲击地压效果的数值模拟研究[J]. , 2011, 32(8): 2539 -2543 .
[8] 褚福永 ,朱俊高 ,贾 华 ,安淑红. 粗粒土卸载-再加载力学特性试验研究[J]. , 2012, 33(4): 1061 -1066 .
[9] 卢 强,王占江,李 进,郭志昀,门朝举. 球面波加载下黄土线黏弹性本构关系[J]. , 2012, 33(11): 3292 -3298 .
[10] 王 苏,路德春,杜修力. 地下结构地震破坏静-动力耦合模拟研究[J]. , 2012, 33(11): 3483 -3488 .