考虑空间变异性的边坡可靠度分析和抗滑桩随机响应研究

来源 :王琦 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ysabby2008
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在边坡稳定分析中,岩土体的空间变异性是工程中不确定性来源之一,对边坡可靠性有着显著影响,然而传统的确定性分析方法无法充分考虑以及描述工程中存在的不确定性,导致对边坡的稳定性评价不够准确。其次,抗滑桩作为滑坡防治中常用的一种加固措施,能有效预防滑坡的发生。但是,目前将岩土体的空间变异性与抗滑桩相结合的研究相对较少,边坡岩土体的空间变异性对抗滑桩的影响尚不明确。针对上述问题,本文开展了考虑岩体和夹层空间变异性的边坡可靠度分析和抗滑桩随机响应研究,探究了空间变异性描述参数的变化对边坡可靠度和抗滑桩随机响应规律的影响。基于此,本文的主要研究内容和取得的成果如下:(1)基于Hoek-Brown准则和随机有限差分法(RFDM),研究岩体和夹层空间变异性对边坡失效概率的影响。使用有限差分法对已有文献中考虑空间变异性的边坡模型进行验证;比较考虑岩体空间变异性时,蒙特卡罗模拟和响应面法计算所得岩质边坡失效概率的区别。结果表明,岩体和夹层强度参数的变异系数、相关系数和波动范围对边坡可靠度都有明显的影响,且夹层空间变异性对边坡失效概率的影响程度大于岩体。利用FLAC对已有文献中考虑空间变异性的边坡模型进行验证后可知,可以将有限差分法和响应面法结合起来对边坡可靠度进行分析;将基于Hoek-Brown准则的岩质边坡使用响应面法进行可靠度计算,所得失效概率与蒙特卡罗模拟所得结果相近,证明了该方法的适用性。(2)对不同抗滑桩桩位和桩长条件下的边坡进行确定性分析后,基于SLIDE2软件对位于坡面中部的不同抗滑桩桩长条件下的边坡进行可靠度计算。探究考虑空间变异性时抗滑桩随机响应规律,将其与确定性分析结果进行对比,同时对抗滑桩加固边坡的失效概率进行估算。结果表明,当抗滑桩位于坡面中部且考虑夹层的空间变异性时,边坡可靠度指标并不会随着桩长的增大而持续增大,同时会出现较多位于抗滑桩右侧的滑面。考虑岩体和夹层空间变异性时,抗滑桩随机响应规律有一定差异。考虑岩体的空间变异性时,桩顶位移均值大于确定性分析计算所得值,而最大弯矩均值则小于确定性分析所得值,原因在于空间变异性对桩承载力产生了负面影响;而考虑夹层的空间变异性时,桩顶位移和最大弯矩均值均小于确定性分析所得值,表明夹层的空间变异性有利于桩的稳定。(3)以重庆市奉节县二道沟滑坡为例,对滑坡进行确定性分析后,研究不同岩土层的不确定性对滑坡可靠度影响程度的大小。开展考虑滑体空间变异性和旋转各向异性时滑坡可靠度及抗滑桩随机响应研究,对蒙特卡罗模拟所得安全系数进行拟合以估计抗滑桩加固滑坡的失效概率。结果表明,滑体的空间变异性对滑坡可靠度影响较大。相对于随机场变量,将岩土体参数作为随机变量将高估滑坡的失效概率,这将会造成支护材料的浪费。考虑滑体的空间变异性时,变异系数对滑坡失效概率影响程度最大;考虑滑体的旋转各向异性时,失效概率随旋转角度的增加,呈现波动变化的趋势。滑体的空间变异性使得抗滑桩桩顶位移和最大弯矩均值均高于确定性分析计算所得值,由此推测,忽略滑体的空间变异性将不能有效保证抗滑桩的支护效果。
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