›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (7): 2111-2116.doi: 10.16285/j.rsm.2015.07.037

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

边坡稳定分析的神经网络改进模糊点估计法

舒苏荀,龚文惠   

  1. 华中科技大学 土木工程与力学学院,湖北 武汉 430074
  • 收稿日期:2014-02-24 出版日期:2015-07-11 发布日期:2018-06-13
  • 作者简介:舒苏荀,女,1987年生,博士研究生,主要从事岩土工程可靠度方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(No. 51278217)。

An improved fuzzy point estimate method for slope stability analysis based on neural network

SHU Su-xun,GONG Wen-hui   

  1. School of Civil Engineering and Mechanics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, Hubei 430074, China
  • Received:2014-02-24 Online:2015-07-11 Published:2018-06-13

摘要: 边坡稳定性分析中,模糊点估计法能同时考虑模糊不确定性和随机不确定性因素。针对传统模糊点估计法计算工作量大的缺点,提出一种神经网络改进模糊点估计法。利用拉丁超立方抽样法和径向基函数神经网络(RBF)建立边坡安全系数的预测模型;对黏聚力和内摩擦角等模糊随机变量取λ截集,并在各截集水平对参数进行组合;利用建立的预测模型对各参数组合的安全系数进行预测;最后由统计矩点估计法计算边坡的可靠度指标。实例分析表明:改进模糊点估计法使用方便、结果可靠,且能通过增加λ截集水平的数目来提高计算精度。对于含有2~4个模糊随机变量的边坡,采用改进模糊点估计法计算可靠度时λ截集水平的数目可近似取25。

关键词: 边坡稳定性, 模糊点估计法, 拉丁超立方抽样, RBF神经网络, 可靠度

Abstract: The fuzzy point estimate method can simultaneously consider fuzzy and random uncertainty in slope stability analysis. To overcome the drawbacks of a great deal of computing existing in traditional fuzzy point estimate method, an improved fuzzy point estimate method is proposed on the basis of artificial neural network. Firstly, the Latin hypercube sampling method and radial basis function (RBF) neural network are adopted to establish a prediction model for determining safety factor of slopes. Secondly, fuzzy-random variables, i.e. cohesion and friction angle, are transformed into interval numbers by the λ cut set approach, and then combined at each cut set level. The corresponding safety factor of each variable combination is obtained with the established prediction model. Finally, reliability index of slope is calculated using the point estimate method. A practical example is analyzed, showing that the proposed method is convenient and reliable to evaluate slope stability, and can be further improved to increase the computational accuracy of slope reliability index by increasing the number of λ cut set levels. For those slopes with 2-4 fuzzy-random variables, as the proposed method is used to compute the reliabilty of a slope, the number of λ cut set levels is recommended to be 25.

Key words: slope stability, fuzzy point estimate method, Latin hypercube sampling, RBF neural network, reliability

中图分类号: 

  • TU 457
[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] 黄生根, 沈佳虹, 李 萌, . 钻孔灌注桩压浆后承载性能的可靠度分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1977-1982.
[3] 余 国, 谢谟文, 郑正勤, 覃事河, 杜 岩, . 基于GIS的边坡稳定性计算方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1397-1404.
[4] 夏侯云山, 张抒, 唐辉明, 刘晓, 吴琼, . 考虑参数空间变异结构的结构化交叉约束 随机场模拟方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4935-4945.
[5] 赵密, 张少华, 钟紫蓝, 侯本伟, 杜修力. 柱下独立基础稳健性设计与分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4506-4514.
[6] 李典庆, 周强, 曹子君, . 基于广义可靠指标相对安全率的岩土工程 设计安全判据[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3977-3986.
[7] 唐洪祥, 韦文成. 耦合强度各向异性与应变软化的边坡稳定 有限元分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 4092-4100.
[8] 张文生, 罗 强, 蒋良潍, 李 昂, . 小样本岩土参数下考虑矩估计偏差的 土质边坡可靠度分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 315-324.
[9] 代仲海,胡再强,尹小涛,吴振君,. 工程荷载作用下缓倾角反倾似层状岩质边坡变形稳定性分析[J]. , 2018, 39(S1): 412-418.
[10] 秦雨樵,汤 华,冯振洋,尹小涛,王东英, . 基于聚类分析的边坡稳定性研究[J]. , 2018, 39(8): 2977-2983.
[11] 蒋水华,刘 贤,姚 池,杨建华,黄劲松,江先河,. 低概率水平岩质边坡系统可靠度分析[J]. , 2018, 39(8): 2991-3000.
[12] 郭重阳,李典庆,曹子君,高国辉,唐小松. 考虑空间变异性条件下的边坡稳定可靠度高效敏感性分析[J]. , 2018, 39(6): 2203-2210.
[13] 张小艳,张立翔,李 泽,. 基于塑性极限分析上限法理论的土质边坡可靠度分析[J]. , 2018, 39(5): 1840-1849.
[14] 王庆武,巨能攀,杜玲丽,黄 健,胡 勇,. 拉林铁路桑日至加查段三维地应力场反演分析[J]. , 2018, 39(4): 1450-1462.
[15] 范文亮,王余乐,魏奇科,杨朋超,李正良, . 岩土工程可靠度分析的改进四阶矩方法[J]. , 2018, 39(4): 1463-1468.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[2] 张宜虎,周火明,邬爱清. 结构面网络模拟结果后处理研究[J]. , 2009, 30(9): 2855 -2861 .
[3] 杨 光,孙 逊,于玉贞,张丙印. 不同应力路径下粗粒料力学特性试验研究[J]. , 2010, 31(4): 1118 -1122 .
[4] 闻世强,陈育民,丁选明,左威龙. 路堤下浆固碎石桩复合地基现场试验研究[J]. , 2010, 31(5): 1559 -1563 .
[5] 张常光,张庆贺,赵均海. 非饱和土抗剪强度及土压力统一解[J]. , 2010, 31(6): 1871 -1876 .
[6] 杨天鸿,陈仕阔,朱万成,刘洪磊,霍中刚,姜文忠. 煤层瓦斯卸压抽放动态过程的气-固耦合模型研究[J]. , 2010, 31(7): 2247 -2252 .
[7] 胡秀宏,伍法权. 岩体结构面间距的双参数负指数分布研究[J]. , 2009, 30(8): 2353 -2358 .
[8] 李卫超,熊巨华,杨 敏. 分层土中水泥土围护结构抗倾覆验算方法的改进[J]. , 2011, 32(8): 2435 -2440 .
[9] 张桂民 ,李银平 ,施锡林 ,杨春和 ,王李娟. 一种交互层状岩体模型材料制备方法及初步试验研究[J]. , 2011, 32(S2): 284 -289 .
[10] 王 伟 李小春 李 强 石 露 王 颖 白 冰. 小尺度原位瞬态压力脉冲渗透性测试系统及试验研究[J]. , 2011, 32(10): 3185 -3189 .