路基邊坡穩(wěn)定可靠度計(jì)算中的不確定性問(wèn)題研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)高速鐵路建設(shè)的發(fā)展和鐵路技術(shù)在國(guó)際上的推廣，傳統(tǒng)的安全系數(shù)路基邊坡設(shè)計(jì)方法正在逐漸被基于可靠度理論的極限狀態(tài)法所替代。邊坡工程可靠度分析的不確定性來(lái)源有物理不確定性、統(tǒng)計(jì)不確定性及模型不確定性，各種不同程度的不確定性因素導(dǎo)致路基邊坡可靠度分析結(jié)果會(huì)出現(xiàn)較大的偏差。對(duì)邊坡工程穩(wěn)定可靠度計(jì)算中的不確定性問(wèn)題研究可為鐵路工程路基邊坡的極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)規(guī)范的編制提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。論文的主要工作為:整理了國(guó)內(nèi)不同地域6條鐵路工

2、程的土工勘察資料開(kāi)展了抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的參數(shù)不確定性研究，統(tǒng)計(jì)了c、ψ指標(biāo)的概率分布特征值，分析了兩參數(shù)的變異性特征，計(jì)算了c、ψ的互相關(guān)系數(shù)，驗(yàn)證了兩參數(shù)的概率分布模型，并評(píng)價(jià)了c、ψ變異性與其他物理力學(xué)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)關(guān)系;分析了邊坡Monte-Carlo模擬方法可靠度分析時(shí)，不同臨界滑面搜索策略、不同安全系數(shù)計(jì)算方法這兩種模型不確定性對(duì)工程可靠性結(jié)果帶來(lái)的影響，并計(jì)算了Fellenius法和簡(jiǎn)化Bishop法等安全度可靠指標(biāo)取值。
　

3、　通過(guò)對(duì)邊坡土工參數(shù)不確定性和計(jì)算模型不確定性的研究，主要取得了以下結(jié)論:
　　(1)土工抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、ψ的變異系數(shù)較大且因土性不同具有較寬的波動(dòng)區(qū)間，如黏聚力變異系數(shù)取值范圍可達(dá)0.26～0.78，內(nèi)摩擦角變異系數(shù)的取值范圍亦高達(dá)0.15～0.73;路基邊坡可靠性設(shè)計(jì)取定參數(shù)的變異性是不合理的，應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的變異性進(jìn)行分級(jí)研究，可靠度計(jì)算根據(jù)參數(shù)變異水平細(xì)化以滿足不同的工程需求;c、ψ指標(biāo)的概率分布模型均可同時(shí)接受正態(tài)分布和對(duì)

4、數(shù)正態(tài)分布的假設(shè)檢驗(yàn)，可作為Monte-Carlo法和JC法的典型分布概型;灰色關(guān)聯(lián)度分析表明，液性指數(shù)IL與c、ψ指標(biāo)的變異系數(shù)關(guān)聯(lián)程度最大，工程實(shí)踐中可參考該物理指標(biāo)預(yù)估抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的變異性水平。
　　(2)土工參數(shù)變異性對(duì)路基邊坡失效概率影響顯著，隨著參數(shù)變異水平提高，邊坡失效概率急劇上升。當(dāng)路基邊坡安全系數(shù)按Fellenius法取1.25時(shí)，若土工參數(shù)變異性達(dá)到中變異及以上水平，工程失效概率將超過(guò)10％并達(dá)到不可接受的程度

5、。應(yīng)建立考慮土工參數(shù)變異水平的安全系數(shù)取值修正原則，通過(guò)控制目標(biāo)可靠度指標(biāo)選取對(duì)應(yīng)的邊坡安全系數(shù)FS。
　　(3)不同臨界滑面搜索策略所得可靠度結(jié)果在均質(zhì)路基邊坡下差異性不大，但地基土強(qiáng)度小于路堤土?xí)r會(huì)出現(xiàn)較大偏差。同一邊坡Fellenius法與簡(jiǎn)化Bishop法的Monte-Carlo模擬安全系數(shù)概率密度函數(shù)曲線形態(tài)基本一致，但各自對(duì)應(yīng)的可靠度指標(biāo)差異明顯，目標(biāo)可靠度指標(biāo)也應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定分析方法選取，才能保證路基邊坡具有相同的實(shí)際安