›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (5): 1217-1234.

• 基础理论与实验研究 •    下一篇

边坡动力可靠性分析方法的模式、问题与发展趋势

刘 晓1, 2,唐辉明1,熊承仁1   

  1. 1. 中国地质大学(武汉) 教育部长江三峡库区地质灾害研究中心,武汉 430074; 2. 科罗拉多矿业大学 土木与环境工程系,美国 科罗拉多州 戈尔登 80401
  • 收稿日期:2012-11-09 出版日期:2013-05-10 发布日期:2013-05-14
  • 通讯作者: 唐辉明,男,1962年生,博士,教授,博士生导师,主要从事地质灾害防治、工程地质模拟方面的研究工作。E-mail: tanghm@cug.edu.cn E-mail: liuxiao@china.com
  • 作者简介:刘晓,男,1977年生,博士,副研究员,主要从事边坡动力稳定性和滑坡控制理论研究。
  • 基金资助:

    国家重点基础研究发展计划(973)项目(No. 2011CB710606);国家自然科学基金青年科学基金项目(No. 41102195);中国博士后科学基金面上资助项目(No. 2012M521500);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(No. CUGL100234)。

Patterns, problems, and development trends of analysis methods for slope dynamic reliability

LIU Xiao1, 2,TANG Hui-ming1,XIONG Cheng-ren1   

  1. 1. Three Gorges Research Center for Geo-hazards of Ministry of Education, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China; 2. Department of Civil and Environmental Engineering, Colorado School of Mines, Golden, Colorado 80401, United States
  • Received:2012-11-09 Online:2013-05-10 Published:2013-05-14

摘要: 边坡可靠性研究从静力学领域逐步拓展到更具一般性的动力学领域是研究不断深化的必然结果。当前国际上对边坡动力可靠性的研究正处于起步阶段,现有的边坡动力可靠性评价理论和方法均是从静力可靠性理论体系发展而来。通过剖析可靠性问题求解的理论构架,将边坡静力可靠性分析方法分为6种嵌套模式,指出其中4种可以拓展到动力学领域。明确了高性能计算在动力可靠性分析中的地位,依据计算复杂性理论对算法的效率做了定量的研究,给出了静力和动力条件下的时间复杂度。对近13年来(2000-2012年)SCI-E数据库收录的46篇文献进行了统计分析。在此基础上,将边坡动力可靠性研究存在的问题归纳为3个方面:①对不确定性考虑不足。②边坡体系可靠度求解方法所存在的争论对动力学领域的影响显著。③计算效率问题已成为制约动力可靠性研究的技术瓶颈之一。指出未来边坡动力可靠性研究的发展趋势是:①对不确定性的考虑将趋向全面和深入;在岩土体物理力学性质的描述上,运用随机场理论来刻画空间变异性的研究将逐步受到重视;且模糊性与随机性将获得深入的整合。②针对边坡体系可靠度求解方法的争论,今后的发展方向之一是致力于从理论上实现完备的证明,结束关于边坡体系可靠度求解方法的争论;方向之二是在具体实践上,朝着精细化、复杂化的方向发展,将会更为广泛地与新兴的群体智能优化算法相结合。③在解决动力可靠性分析的计算效率问题上,以Monte Carlo法内嵌响应面法的模式具有良好的发展前景,通过吸收非线性学科的相关优秀算法作为高效率的响应面代理手段,将会极大地推动边坡动力可靠性研究的发展。

关键词: 边坡, 滑坡, 可靠性, 评价方法, 动力, 模式分类, 发展趋势

Abstract: The evolution of slope reliability research from statics to even more universal dynamics is an inevitable result of its development. At present, the research on dynamic reliability of slope is in its infancy, and the available evaluation theory and methods are evolved from the static reliability theoretical system of slope. Based on the analysis of the theoretical framework of a reliability problem, the methods of static reliability analysis are divided into six nested modes, four of which are compatible with the dynamic reliability problems. This paper clarifies the significance of the high-performance computing in reliability analysis. A quantitative study of the efficiency of the algorithm is achieved based on the theory of computational complexity. The time complexities of these six modes are proposed under static and dynamic conditions. Based on the statistical analysis of 46 SCI-E citations within 2000-2012, the problems of present slope dynamic reliability research are summarized into three aspects: ① The consideration of uncertainty is inadequate. ② The controversy regarding slope system reliability methods has a significant effect on the dynamic field. ③ Computational efficiency has become one of the technical bottlenecks of restricting the further study of dynamic reliability. Correspondingly, the future development trend can be summarized as follows: ① Consideration of uncertainty will trend to more comprehensive and in-depth methodology. The use of random field theory to characterize the spatial variability of mechanical properties of the rock and soil will gradually be given more serious attention. In addition, the fuzziness and randomness will receive in-depth integration. ② Addressing the controversy issue of slope system reliability methods, a strong proof of theory is desired. In future practice, more precise and more complicated approaches as well as the emerging swarm intelligence optimization algorithms will be widely used. ③ For the issue of computational efficiency for dynamic reliability analysis, the embedded mode that combines response surface method and Monte Carlo simulation method has an excellent prospect of developing. By using the appropriate and excellent algorithms from nonlinear disciplines as a high-efficiency surrogate for the response surface, the development of the slope dynamic reliability research will be greatly promoted.

Key words: slope, landslide, reliability, evaluation method, dynamic, pattern classification, development trends

中图分类号: 

  • TU 435
[1] 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.
[2] 陈贺, 张玉芳, 张新民, 魏少伟, . 高压注浆钢花管微型桩抗滑特性 足尺模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 428-436.
[3] 吴琪, 丁选明, 陈志雄, 陈育民, 彭宇, . 不同地震动强度下珊瑚礁砂地基中桩-土-结构 地震响应试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 571-580.
[4] 朱彦鹏, 陶钧, 杨校辉, 彭俊国, 吴强, . 框架预应力锚托板结构加固高填方边坡 设计与数值分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 612-623.
[5] 柯锦福, 王水林, 郑宏, 杨永涛, . 基于修正对称和反对称分解的 三维数值流形元法应用推广[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 695-706.
[6] 李剑, 陈善雄, 余飞, 姜领发, 戴张俊. 预应力锚索加固高陡边坡机制探讨[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 707-713.
[7] 余挺, 邵磊. 含软弱土层的深厚河床覆盖层坝基动力特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 267-277.
[8] 夏 坤, 董林, 蒲小武, 李璐, . 黄土塬地震动响应特征分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 295-304.
[9] 赵国彦, 李振阳, 吴浩, 王恩杰, 刘雷磊. 含非贯通裂隙砂岩的动力破坏特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 73-81.
[10] 于一帆, 王平, 王会娟, 许书雅, 郭海涛, . 堆积层滑坡地震动力响应的物理模型试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 172-180.
[11] 闫国强, 殷跃平, 黄波林, 张枝华, 代贞伟, . 三峡库区巫山金鸡岭滑坡成因机制与变形特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 329-340.
[12] 刘顺青, 黄献文, 周爱兆, 蔡国军, 姜朋明, . 基于随机块石模型的土石混合边坡稳定性 分析方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 350-358.
[13] 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.
[14] 王伟, 陈国庆, 郑水全, 张广泽, 王栋, . 考虑张拉-剪切渐进破坏的边坡矢量和法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 468-476.
[15] 韩征, 粟滨, 李艳鸽, 王伟, 王卫东, 黄健陵, 陈光齐, . 基于HBP本构模型的泥石流动力过程SPH数值模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 477-485.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 殷 杰,高玉峰,洪振舜. 连云港软黏土的不排水强度试验研究[J]. , 2009, 30(11): 3297 -3301 .
[2] 陈绍杰,郭惟嘉,杨永杰. 煤岩蠕变模型与破坏特征试验研究[J]. , 2009, 30(9): 2595 -2598 .
[3] 林刚,徐长节,蔡袁强. 不平衡堆载作用下深基坑开挖支护结构性状研究[J]. , 2010, 31(8): 2592 -2598 .
[4] 赵炼恒,罗 强,李 亮,杨 峰,但汉成. 层状岩体边坡动态稳定性拟静力上限分析[J]. , 2010, 31(11): 3627 -3634 .
[5] 刘小丽,张丹丹,刘 凯,苏媛媛. 一种直剪式模型试验设备的设计及应用[J]. , 2010, 31(S2): 475 -480 .
[6] 康永君,杨 军,宋二祥. 地震作用下边坡安全系数时程计算及参数研究[J]. , 2011, 32(1): 261 -268 .
[7] 卢坤林,杨 扬. 考虑位移影响的主动土压力近似计算方法[J]. , 2009, 30(2): 553 -557 .
[8] 李荣建,于玉贞,吕 禾,李广信. 饱和砂土地基上抗滑桩加固边坡的动力离心模型试验研究[J]. , 2009, 30(4): 897 -902 .
[9] 肖成志,孙建诚,李雨润,刘晓朋. 三维土工网垫植草护坡防坡面径流冲刷的机制分析[J]. , 2011, 32(2): 453 -458 .
[10] 周万欢 ,殷建华. 上覆压力和剪胀作用下土钉抗拔的有限元模拟[J]. , 2011, 32(S1): 691 -0696 .