›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (4): 1469-1478.doi: 10.16285/j.rsm.2016.1062

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

抗剪强度参数概率分布的最大熵估计及边坡可靠度分析

陈旺旺1, 2，李典庆1, 2，唐小松1, 2，曹子君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:2016-05-11 出版日期:2018-04-11 发布日期:2018-06-06
  • 通讯作者: 唐小松，男，1986年生，博士，副教授，主要从事岩土工程可靠度和风险分析方面的研究工作。E-mail: xstang@whu.edu.cn E-mail:wwchen@whu.edu.cn
  • 作者简介:陈旺旺，男，1991年生，硕士研究生，主要从事岩土工程可靠度和风险分析方面的研究工作
  • 基金资助:

    国家重点研发计划资助（No. 2017YFC1501301）；国家自然科学基金项目（No. 51509188，No. 51579190，No. 51779189）。

Probability distribution of shear strength parameters using maximum entropy principle for slope reliability analysis

CHEN Wang-wang1, 2, LI Dian-qing1, 2, TANG Xiao-song1, 2, CAO Zi-jun1, 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 of Ministry of Education, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072, China
  • Received:2016-05-11 Online:2018-04-11 Published:2018-06-06
  • Supported by:

    This work was supported by the National Key R&D Program of China (2017YFC1501301) and the National Natural Science Foundation of China (51509188，51579190，51779189).

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摘要： 提出了基于最大熵原理的抗剪强度参数概率分布估计方法。首先简要介绍了最大熵原理估计抗剪强度参数概率分布的基本步骤。其次，基于模拟数据分别验证了最大熵原理估计抗剪强度参数概率分布和边坡失效概率的有效性，并比较了最大熵原理、选优识别和核密度估计方法的不确定性建模精度和稳健性。最后，以一组残积土抗剪强度参数试验数据并结合无限边坡稳定分析为例研究了最大熵原理在抗剪强度参数概率分布和边坡失效概率估计中的应用。结果表明：最大熵原理能够有效地估计抗剪强度参数的概率分布和边坡失效概率。与传统的选优识别和核密度估计相比，最大熵原理估计抗剪强度参数概率分布和边坡失效概率的精度和稳健性都更高。最大熵原理避免了核密度估计过分依赖有限样本数据的缺点，又克服了选优识别可能未将真实分布包括在备选概率分布集合中的缺陷。此外，基于有限数据估计的抗剪强度参数概率分布和边坡失效概率具有较大的离散性。

关键词: 边坡, 可靠度, 抗剪强度参数, 概率分布, 最大熵原理

Abstract: This paper proposes a new method for modeling the probability distributions of shear strength parameters using maximum entropy principle (MEP). First, the procedure for constructing the probability density functions (PDFs) of shear strength parameters using MEP is presented. Then, Monte Carlo simulations are conducted to validate MEP for modeling the PDFs of shear strength parameters and probability of slope failure. Moreover, the accuracy and robustness of MEP, Akaike Information Criterion (AIC) and kernel density estimation (KDE) are compared. Finally, a dataset of shear strength parameters for residual soil is compiled, and an infinite slope is adopted to demonstrate the application of MEP to the estimation of the probability distributions of shear strength parameters and probability of slope failure. The results indicate that with limited shear strength data, MEP can effectively model the PDFs of shear strength parameters and probability of slope failure. In comparison with AIC and KDE, MEP produces more accurate and robust results for the PDFs of shear strength parameters and probability of slope failure. MEP not only avoids relying too much on the limited shear strength data in KDE, but also overcomes the possibility of excluding the true probability distribution in the set of candidate probability distributions in AIC. Furthermore, there are significant variations in the probability distributions of shear strength parameters and probability of slope failure estimated from limited data.

Key words: slope, reliability, shear strength parameters, probability distribution, maximum entropy principle

中图分类号: 

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[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] 蒋水华, 冯泽文, 刘贤, 姜清辉, 黄劲松, 周创兵. 基于自适应贝叶斯更新方法的岩 土参数概率分布推断[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 325-335.
[12] 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.
[13] 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.
[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] 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.
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