基于模糊理論和隨機場模型的邊坡可靠度分析.pdf

1、邊坡可靠度分析是邊坡工程防災減災的重要理論依據。邊坡工程中的不確定性主要可以歸納為隨機性和模糊性兩種。現有的邊坡可靠度分析方法大多只考慮了其中一種不確定性。少數邊坡可靠度分析方法雖然能夠同時考慮兩種不確定性，但卻忽略了土性參數空間變異性這一隨機性的重要特征，因而得到的結果并不全面。隨機場模型能夠較為合理地描述土性參數的空間變異性。本文在隨機場模型和模糊數學相關方法的基礎上，對考慮隨機和模糊不確定因素的邊坡可靠度分析方法進行研究，提出能同

2、時考慮隨機性和模糊性的邊坡可靠度分析方法，對邊坡可靠度分析的理論研究及應用具有重要意義。論文的主要工作如下：
　?。?）利用拉丁超立方抽樣法、人工神經網絡和隨機有限元法構造了邊坡隨機可靠度的響應面函數，得到了黏聚力、內摩擦角、黏聚力和內摩擦角的相關系數、波動范圍、坡角等邊坡參數與失效概率之間映射關系的顯式表達式。
　　（2）針對傳統模糊點估計法計算工作量大的問題，基于人工神經網絡，提出了邊坡可靠度分析的改進模糊點估計法。實例

3、分析表明：改進方法能減少計算工作量，并且可以通過增加截集水平個數的方式來提高計算精度；梯形模糊數、三角形模糊數和正態(tài)模糊數中，視基本變量為正態(tài)模糊數得到的計算結果相對合理。
　?。?）將隨機有限元法和模糊截集理論相結合，提出了一種考慮土性參數空間變異性和基本變量模糊性的邊坡可靠度分析方法，研究了各因素對邊坡失效概率的影響。結果表明：內摩擦角和黏聚力變異性的影響程度最大，垂直波動范圍和內摩擦角與黏聚力之間相關性的影響程度居其次，隸屬

4、函數形狀參數和水平波動范圍的影響程度較小；在內摩擦角和黏聚力變異性較大時，忽略土性參數的空間變異性，可能會高估邊坡的模糊隨機可靠度指標。
　?。?）在極限平衡法、方差折減法和模糊隸屬函數的基礎之上，提出了一種考慮土性參數空間變異性和失穩(wěn)破壞狀態(tài)模糊性的邊坡可靠度分析方法，研究了各因素對邊坡失效概率的影響。結果表明：內摩擦角和黏聚力變異性的影響程度最大，等效各向同性波動范圍和內摩擦角與黏聚力之間相關性的影響程度居其次，失穩(wěn)破壞狀態(tài)模

5、糊隸屬函數分布類型的影響程度較??；該方法得到的概率臨界滑動面位置并不總是固定的，當參數取值發(fā)生改變時，概率臨界滑動面的位置有可能發(fā)生變化。
　?。?）基于極限平衡法、方差折減法、模糊截集理論和模糊隸屬函數，提出了一種隨機場模型下同時考慮基本變量和失穩(wěn)破壞狀態(tài)模糊性的邊坡可靠度分析方法，比較了土性參數空間變異性、基本變量模糊性和失穩(wěn)破壞狀態(tài)模糊性對邊坡可靠度的相對影響程度。結果表明：采用該方法進行分析時，土性參數空間變異性對結果的影