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

中图分类号: TU442
[1] 邓其宁, 崔玉龙, 王炯超, 郑俊, 许冲, . 三维边坡稳定性计算的ChatGPT辅助编程方法[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 322-334.
[2] 徐全, 侯靖, 杨剑, 杨昕光, 倪绍虎, 陈鑫. 基于合成岩体技术的岩质边坡稳定性精细化分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2062-2070.
[3] 元志镕, 蒋水华, 常志璐, 向晖, 刘玉伟, 黄劲松, . 考虑初始含水率非均匀分布及孔隙水重分布的边坡可靠度分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(3): 1001-1012.
[4] 邓志平, 钟敏, 蒋水华, 潘敏, 黄劲松, . 土体参数非平稳随机场模拟及三维边坡高效可靠度分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(10): 3243-3252.
[5] 邓东平, 徐润冬, 彭一航, 文莎莎. 强度空间非均质性与各向异性特征下边坡稳定性极限平衡滑面应力法[J]. 岩土力学, 2025, 46(1): 55-72.
[6] 林滨强, 章德生, 简文彬, 豆红强, 王浩, 樊秀峰, . 风驱雨作用下植被斜坡稳定性响应研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(9): 2765-2774.
[7] 柳伟, 徐长节, 杜昊东, 朱怀龙, 王长虹, . 基于修正统一硬化模型的超固结非饱和红黏土边坡稳定分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(4): 1233-1241.
[8] 胡鸿鹏, 蒋水华, 陈东, 黄劲松, 周创兵, . 基于改进贝叶斯更新方法的边坡参数概率反分析及可靠度评估[J]. 岩土力学, 2024, 45(3): 835-845.
[9] 邓东平, 彭一航, 柳梦琦, 李媛媛. 滑面极径-应力-强度耦合关联下非线性破坏特征边坡稳定性极限平衡分析方法[J]. 岩土力学, 2024, 45(11): 3235-3258.
[10] 冯嵩, 郑颖人, 高红, . 岩土常规三轴Drucker-Prager准则[J]. 岩土力学, 2024, 45(10): 2919-2928.
[11] 屈小磊, 张云开, 陈悠然, 陈悠扬, 戚承志, . 耦合渗流-变形的数值流形法裂隙岩质边坡稳定性分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(1): 313-324.
[12] 朱彬, 裴华富, 杨庆, 卢萌盟, 王涛, . 基于随机有限元法的波致海床响应概率分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1545-1556.
[13] 张文莲, 孙晓云, 陈勇, 金申熠, . 基于岩体抗压强度折减的边坡稳定性分析方法[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 607-615.
[14] 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.
[15] 袁帅, 冯德旺, 张森豪, 邢运鹏, 柯尊启, . 考虑水力参数空间变异性的盾构 隧道开挖面稳定性分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(11): 3153-3162.
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