›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (3): 893-901.doi: 10.16285/j.rsm.2016.03.035

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有限数据条件下边坡可靠度分析的Bootstrap方法

唐小松1, 2，李典庆1, 2，曹子君1, 2，周创兵1, 2，方国光1, 2   

  1. 1. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072；2. 武汉大学 水工岩石力学教育部重点实验室，湖北 武汉 430072
  • 收稿日期:2014-10-27 出版日期:2016-03-11 发布日期:2018-06-09
  • 通讯作者: 李典庆，男，1975年生，教授，博士生导师，主要从事岩土工程可靠度分析与风险控制方面的研究。E-mail: dianqing@whu.edu.cn E-mail: xstang@whu.edu.cn
  • 作者简介:唐小松，男，1986年生，博士后，主要从事岩土工程可靠度和风险分析方面的研究
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目（No.51225903，No.51329901，No.51509188）；湖北省自然科学基金项目（No.2014CFA001，No.2015CFB509）。

A Bootstrap method for analyzing slope reliability based on limited shear-strength parameter data

TANG Xiao-song1, 2, LI Dian-qing1, 2, CAO Zi-jun1, 2, ZHOU Chuang-bing1, 2, PHOON Kok-kwang1, 2   

  1. 1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072, China; 2. Key Laboratory of Rock Mechanics in Hydraulic Structural Engineering, Ministry of Education, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072, China
  • Received:2014-10-27 Online:2016-03-11 Published:2018-06-09
  • Supported by:

    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51225903, 51329901, 51509188) and the Natural Science Foundation of Hubei Province of China (2014CFA001, 2015CFB509).

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摘要： 基于Bootstrap抽样技术提出了有限数据条件下边坡可靠度分析方法。简要介绍了传统的边坡可靠度分析方法。采用Bootstrap方法模拟了抗剪强度参数概率分布函数的统计不确定性。以无限边坡为例研究了抗剪强度分布参数和分布类型不确定性对边坡可靠度的影响规律。结果表明：基于有限数据估计的样本均值、样本标准差和AIC值具有较大的变异性，这种变异性进一步导致了抗剪强度参数概率分布函数存在明显的统计不确定性。在考虑抗剪强度参数概率分布函数的统计不确定性时，边坡可靠度指标应为具有一定置信度水平的置信区间，而不是传统可靠度分析中的固定值。边坡可靠度指标的置信区间变化范围随安全系数的增加而增大，同时考虑分布参数和分布类型不确定性计算的可靠度指标具有更大的变异性和更宽的置信区间变化范围。Bootstrap方法为有限数据条件下抗剪强度参数概率分布函数统计不确定性的模拟以及边坡可靠度的评估提供了一条有效的途径。

关键词: 边坡, 可靠度, 抗剪强度参数, 概率分布函数, 统计不确定性, Bootstrap方法

Abstract: A slope reliability analysis method based on limited shear-strength parameter data is proposed by adopting the Bootstrap sampling method. The traditional method of slope reliability analysis is first introduced briefly, and then the Bootstrap method is adopted to model the statistical uncertainty in probability distributions of shear strength parameters. An example of the infinite slope is given, the influence of the distribution parameters of shear strength and the uncertainty of distribution type on the reliability of the slope is studied. The results indicate that the sample mean, sample standard deviation and AIC values derived from the limited data of shear strength parameters show a large variability. This variability further aggravates the statistical uncertainty in the probability distributions of shear strength parameters. By considering the statistical uncertainty in the probability distributions of shear strength parameters, the reliability index of a slope is presented as a confidence interval instead of a single, fixed index derived from a classical reliability analysis. The range of this confidence interval increases with increasing slope safety factor. Meanwhile, when both the uncertainties in distribution parameters and distribution types of shear strength parameters are taken into account, the reliability index has a higher variability and thus a wider range of confidence interval. The Bootstrap method provides a practical access to modeling the uncertain probability distributions of shear strength parameters and to determining the associated slope reliability with limited data of shear strength parameters.

Key words: slope, reliability, shear strength parameters, probability distribution function, statistical uncertainty, Bootstrap method

中图分类号: 

  • TU 457

[1] 桂跃, 吴承坤, 赵振兴, 刘声钧, 刘锐, 张秋敏. 微生物分解有机质作用对泥炭土工程性质的影响[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 147-155.
[2] 荣驰, 陈卫忠, 袁敬强, 张铮, 张毅, 张庆艳, 刘奇, . 新型水玻璃−酯类注浆材料及其固沙体特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 2034-2042.
[3] 周强, 黎康平, 段亚辉, 曹子君, 李典庆, . 基于广义可靠指标相对安全率的地基承载力 安全判据研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 2052-2062.
[4] 任洋, 李天斌, 赖林. 强震区隧道洞口段边坡动力响应 特征离心振动台试验[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1605-1612.
[5] 张卢明, 周勇, 范刚, 蔡红雨, 董云. 强震作用下核安全级反倾层状软岩高陡边坡组合支挡结构抗震性能研究与加固效果评价[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1740-1749.
[6] 周子涵, 陈忠辉, 王建明, 张凌凡, 年庚乾. 爆破荷载作用下露天矿边坡稳定性的突变研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 849-857.
[7] 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.
[8] 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.
[9] 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.
[10] 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.
[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] 姜谙男, 张权, 吴洪涛, 段龙梅, 焦明伟, 白涛, . 基于改进局部安全度的爆破作用边坡稳定性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 511-518.
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