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考虑地层变异的边坡稳定不确定性分析
  • ISSN号:1000-7598
  • 期刊名称:《岩土力学》
  • 时间:0
  • 分类:TU473.1[建筑科学—结构工程;建筑科学—土工工程]
  • 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
  • 相关基金:国家杰出青年科学基金项目(No.51225903); 国家自然科学基金项目(No.51329901,No.51528901,No.51579190)
中文摘要:

目前涉及岩土体不均匀性的岩土问题可靠度分析大多只考虑岩土体的固有变异,即岩土体特性参数的不均匀性,未考虑涉及不同岩土体材料的地层变异。地层变异在实际滑坡中广泛存在,其表现为不同类型岩土材料(如黏土、粉土、砂土)的互相嵌套,或一种类型岩土体在另一种较均质岩土体中的随机分布。为此,提出了利用钻孔资料评估考虑地层变异时边坡稳定不确定性的分析方法。根据已有钻孔资料设计了不同的钻孔布置方案,建立了表征地层变异的马尔可夫链模型,采用有限元强度折减法进行边坡稳定性分析,探讨了钻孔布置方案对评估边坡稳定安全系数和失效概率不确定性的影响。以澳大利亚珀斯市钻孔资料为例,分析了所提方法的有效性。结果表明,钻孔布置方案对边坡稳定安全系数和失效概率的不确定性评估有重要影响。考虑地层变异时,边坡稳定安全系数可以用Johnson分布来描述;边坡稳定安全系数统计量和失效概率不一定随钻孔数量增加而单调变化,边坡影响区域以内钻孔对评估边坡稳定安全系数的不确定性最为有效;当钻孔数目逐渐增加时,边坡安全系数均值逐渐收敛至精确值。

英文摘要:

Most reliability analyses of geotechnical structures considering soil heterogeneity mainly focus on inherent variability, namely the heterogeneity in soil parameters. Another type of soil heterogeneity, i.e. geological uncertainty, is not well studied. The geological uncertainty is very common in reality. It appears in the form of one soil layer embedded in another or the inclusion of pockets of different soil types within a more uniform soil mass. Hence, a borehole-based method is proposed to evaluate the uncertainty in probability of failure(Pf) and statistics of factor of safety(FS) for a slope when geological uncertainty is considered. Firstly, different borehole layout schemes are designed using available borehole data. A coupled Markov chain model is constructed to simulate the geological uncertainty. Secondly, slope stability analyses are conducted using a finite element – strength reduction method. Finally, the effect of borehole layout scheme on the uncertainty in FS and Pf of a slope is analyzed. The borehole data in Perth, Australia are adopted to illustrate the effectiveness of the proposed method. The results show that the borehole layout scheme has a significant influence on the uncertainty of FS and Pf of the slope. The FS of the slope in the presence of the geological uncertainty can be described by a Johnson distribution. The Pf and statistics of FS do not necessarily vary with the number of boreholes monotonously. The boreholes within the influence zone of slope are the most effective in evaluating the uncertainty in the FS. The mean of the FS converges to an accurate value as the borehole number increases.

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期刊信息
  • 《岩土力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 主编:孔令伟
  • 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:ytlx@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87198484 87199252
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-7598
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1199/O3
  • 邮发代号:38-383
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,美国《工程索引》EI收录期刊
  • 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:56873