基于模糊理論和隨機(jī)場(chǎng)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(zāi)減災(zāi)的重要理論依據(jù)。邊坡工程中的不確定性主要可以歸納為隨機(jī)性和模糊性兩種。現(xiàn)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(shù)邊坡可靠度分析方法雖然能夠同時(shí)考慮兩種不確定性，但卻忽略了土性參數(shù)空間變異性這一隨機(jī)性的重要特征，因而得到的結(jié)果并不全面。隨機(jī)場(chǎng)模型能夠較為合理地描述土性參數(shù)的空間變異性。本文在隨機(jī)場(chǎng)模型和模糊數(shù)學(xué)相關(guān)方法的基礎(chǔ)上，對(duì)考慮隨機(jī)和模糊不確定因素的邊坡可靠度分析方法進(jìn)行研究，提出能同

2、時(shí)考慮隨機(jī)性和模糊性的邊坡可靠度分析方法，對(duì)邊坡可靠度分析的理論研究及應(yīng)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)和隨機(jī)有限元法構(gòu)造了邊坡隨機(jī)可靠度的響應(yīng)面函數(shù)，得到了黏聚力、內(nèi)摩擦角、黏聚力和內(nèi)摩擦角的相關(guān)系數(shù)、波動(dòng)范圍、坡角等邊坡參數(shù)與失效概率之間映射關(guān)系的顯式表達(dá)式。
　?。?）針對(duì)傳統(tǒng)模糊點(diǎn)估計(jì)法計(jì)算工作量大的問(wèn)題，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，提出了邊坡可靠度分析的改進(jìn)模糊點(diǎn)估計(jì)法。實(shí)例

3、分析表明：改進(jìn)方法能減少計(jì)算工作量，并且可以通過(guò)增加截集水平個(gè)數(shù)的方式來(lái)提高計(jì)算精度；梯形模糊數(shù)、三角形模糊數(shù)和正態(tài)模糊數(shù)中，視基本變量為正態(tài)模糊數(shù)得到的計(jì)算結(jié)果相對(duì)合理。
　?。?）將隨機(jī)有限元法和模糊截集理論相結(jié)合，提出了一種考慮土性參數(shù)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(duì)邊坡失效概率的影響。結(jié)果表明：內(nèi)摩擦角和黏聚力變異性的影響程度最大，垂直波動(dòng)范圍和內(nèi)摩擦角與黏聚力之間相關(guān)性的影響程度居其次，隸屬

4、函數(shù)形狀參數(shù)和水平波動(dòng)范圍的影響程度較??；在內(nèi)摩擦角和黏聚力變異性較大時(shí)，忽略土性參數(shù)的空間變異性，可能會(huì)高估邊坡的模糊隨機(jī)可靠度指標(biāo)。
　?。?）在極限平衡法、方差折減法和模糊隸屬函數(shù)的基礎(chǔ)之上，提出了一種考慮土性參數(shù)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(duì)邊坡失效概率的影響。結(jié)果表明：內(nèi)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(dòng)范圍和內(nèi)摩擦角與黏聚力之間相關(guān)性的影響程度居其次，失穩(wěn)破壞狀態(tài)模

5、糊隸屬函數(shù)分布類型的影響程度較小；該方法得到的概率臨界滑動(dòng)面位置并不總是固定的，當(dāng)參數(shù)取值發(fā)生改變時(shí)，概率臨界滑動(dòng)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(shù)，提出了一種隨機(jī)場(chǎng)模型下同時(shí)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(shù)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(duì)邊坡可靠度的相對(duì)影響程度。結(jié)果表明：采用該方法進(jìn)行分析時(shí)，土性參數(shù)空間變異性對(duì)結(jié)果的影