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基于蒙特卡洛模拟的岩质边坡可靠度设计方法
  • ISSN号:1000-6915
  • 期刊名称:《岩石力学与工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:P642[天文地球—工程地质学;天文地球—地质矿产勘探;天文地球—地质学]
  • 作者机构:[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, [3]南昌大学建筑工程学院,江西南昌330031
  • 相关基金:国家杰出青年科学基金项目(51225903); 国家自然科学基金资助项目(51579190,51679174)
中文摘要:

提出一种基于蒙特卡洛模拟的岩质边坡可靠度设计方法,建立基于蒙特卡洛模拟的岩质边坡可靠度设计实用框架,将设计过程分成4个独立的子模块,整个设计过程清晰明了,便于工程师理解和掌握,在设计中允许工程师根据工程经验和实际工况灵活地调整目标失效概率和不确定性参数的概率模型。通过香港秀茂坪岩质天然边坡说明所提出的方法和设计框架,结果表明:(1)根据提出的方法通过执行一次MCS得到的设计空间内所有方案的失效概率与对每个设计方案重复执行MCS得到的失效概率十分一致,验证了所提出的方法的有效性;(2)目标失效概率以及不确定性参数的变异性和相关性显著影响边坡的最终设计方案,这种影响可以通过提出的方法合理地考虑到岩质边坡可靠度设计中;(3)在工程实际中,高估不确定性参数的变异性和忽略不确定性参数间的负相关性,均导致高估边坡稳定安全系数的标准差,进而低估边坡可靠度指标,导致相对保守的设计,偏于安全;然而,忽略不确定性参数间的正相关性则可能导致相反的结果,设计偏于不安全。

英文摘要:

This paper develops a reliability-based design(RBD) approach for rock slopes based on Monte Carlo simulation(MCS),and proposed a practical design framework that is comprised of four design modules. Under the proposed design framework,the design process of MCS-based RBD of rock slopes is transparent and accessible to geotechnical practitioners so that they can make assumptions deemed appropriate for a specific site and have flexibility to adjust the target failure probability and uncertainty model. The proposed approach and design framework are illustrated using the Sau Mau Ping rock slope in Hong Kong. Results show that:(1) The failure probabilities of possible designs obtained from a single run of MCS in the proposed approach agree well with those obtained using repeated runs of MCS for different designs,which validates the proposed approach.(2) The target failure probability and uncertainty modeling may affect the final designs significantly. Such effects can be taken into account in RBD of rock slopes through the proposed approach in a rational manner.(3) In design practice,overestimation of the variability of uncertain parameters or ignoring the negative correlation between them might lead to overestimation of standard deviation of safety factor and,hence,underestimation of reliability index,which subsequently results in conservative designs. On the other hand,ignoring the positive correlation between uncertain parameters might lead to overestimation of reliability index and unsafe designs.

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期刊信息
  • 《岩石力学与工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国岩石力学与工程学会
  • 主编:冯夏庭
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:rock@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87199250
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6915
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1397/O3
  • 邮发代号:38-315
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科协优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:75823