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原文传递基于可靠度的斜坡软弱地基路堤稳定性研究

论文题名：	基于可靠度的斜坡软弱地基路堤稳定性研究
关键词：	斜坡软弱地基;可靠度评价;安全系数;破坏概率;点估计法
摘要：	斜坡软弱地基广泛分布于我国西南地区，因其独特的工程特性，在其上填筑路堤容易产生路堤连同地基一块滑塌失稳、地基侧向变形过大等风险。显然确保斜坡软弱地基路堤具有足够的稳定安全性是设计的前提，既有的稳定性分析方法多采用刚体极限平衡法和有限元剪切强度折减法，但忽略了实际工程中诸多不确定性因素，无法真实全面反映斜坡软弱地基路堤的稳定性。围绕这一问题，本文把数理统计理论引入传统确定性分析方法中，开展斜坡软弱地基路堤稳定性的可靠度研究。　　全局最小概率分析方法假定按照确定性分析所获得的最危险滑动面发生滑动破坏的概率即为整个边坡的破坏概率，理论上尚欠严谨，宜采用整体边坡分析方法。基于垂直条分极限平衡法Slide软件平台，依托室内斜坡软弱地基路堤土工离心试验成果，对比了全局最小和整体边坡的计算原理和计算结果，分析归纳了两种方法的异同点，并讨论了其各自的优缺点和适用条件，最后采用整体边坡分析研究抗滑桩加固对斜坡软弱地基路堤稳定性的影响规律，并与土工离心试验结果相印证。结果表明，相较于全局最小分析方法，采用整体边坡分析方法能使设计更趋于保守，但分析计算耗时较大。整体边坡稳定性分析结果较好地说明了抗滑桩加固斜坡软弱地基路堤的科学有效性。　　通常以确定性分析获得的稳定安全系数作为评价斜坡软弱地基路堤稳定性的指标，忽略了实际工程中诸多不确定性因素，无法真实全面反映斜坡软弱地基路堤的稳定性。基于垂直条分极限平衡法Slide软件平台，运用全局最小可靠度分析方法，综合分析了路堤和斜坡软弱层土体参数、地下水位、路堤顶部张拉裂缝水分充填量、微型桩纵向桩距和抗剪强度及水平向地震荷载等因素的变异性对斜坡软弱地基路堤稳定性的影响，讨论了这些随机变量的敏感性，较好地阐释了室内斜坡软弱地基路堤与水平软弱地基路堤土工离心模型试验现象差异性的机理。使用可靠度能更客观地反映斜坡软弱地基路堤的安全性;可根据各因素对斜坡软弱地基路堤稳定性影响敏感性的正负、强弱采取相应合理工程对策。　　刚体极限平衡法或剪切强度折减法已成功运用于斜坡软弱地基路堤稳定性分析，但既有研究多采用确定性分析方法，未考虑路堤、表层软弱层土体抗剪强度指标的变异性。联合采用有限元剪切强度折减法和点估计法，经与室内土工离心模型试验成果对比、校核，建立了可描述路堤、表层软弱层土体抗剪强度指标变异性的数值分析模型，比较了水平软弱地基路堤和斜坡软弱地基路堤的破坏概率，研究了路堤分层填筑过程中土体张拉破坏和剪切破坏的动态发育规律、屈服区域分布等。研究表明，联合采用剪切强度折减法和点估计法可科学阐释室内斜坡软弱地基路堤土工离心模型失稳破坏的机理，可根据屈服区域分布等规律指导工程实践。　　从计算原理和计算结果两方面比较了刚体极限平衡法和有限元剪切强度折减法，讨论了蒙特卡洛模拟(Monte-Carlo)和点估计法的特点，评述了两种传统分析方法和抽样方法的组合搭配关系，总结了可靠度分析方法自身对破坏概率的影响因素。
作者：	朱奇炯
专业：	建筑与土木工程
导师：	蒋鑫
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文