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基于FLAC3D与Monte Carlo法的边坡可靠性研究
| 论文题名： | 基于FLAC3D与Monte Carlo法的边坡可靠性研究 |
| 关键词： | 边坡可靠性;强度折减法;蒙特卡罗法;Monte Carlo法;岩土力学工程 |
| 摘要： | 边坡可靠性的研究是岩土力学工程中的一个重要的课题。一方面,边坡稳定性的影响因素具有很大的不确定性,运用传统的安全系数已经不能很准确的表达边坡发生破坏的概率,因此,可靠性理论开始引入边坡的稳定性分析中,边坡的可靠性通过计算边坡发生破坏的概率来表达边坡的稳定性;另一方面,岩土体是一种复杂的介质,具有其自身的本构特点,并且随着时间的变化,岩土材料的强度参数和本构模型也会发生变化。因此对边坡的稳定性的研究应该考虑岩土体应力应变关系随时间的变化。本文的主要目的是研究边坡的稳定可靠性,并在研究中考虑材料随时间的流变特点。 边坡可靠性的研究方法主要有Monte-Carlo法、Rosenblueth法、一次二阶矩法、随机有限元法、响应面法和梯度优化法等等。这些方法中,蒙特卡罗法是一个相对精确又普遍应用的方法,因此本文中将Monte-Carlo的思想融入数值计算模型中,提出了基于FLAC3D与Monte-Carlo法的边坡稳定可靠性分析方法,主要做了以下的研究工作: (1)论述了岩土体材料的本构模型和边坡稳定可靠度计算的基本理论,对引起边坡发生破坏的因素进行了统计分析,建立随机模型的时候主要考虑了岩土体材料的内摩擦角和粘聚力的随机性。 (2)对岩土体指标的数字特征值的分布情况进行统计并确定在生成正态分布随机数基础上采用蒙特卡洛随机抽样来进行分析。 (3)提出了FLAC3D与Monte-Carlo法的边坡稳定可靠性分析方法的计算流程,并编制了相应的FLAC3D计算程序。 (4)结合重庆大坪滑坡详尽的勘察资料,对大坪Ⅲ号滑坡进行了稳定性和可靠性分析,将内摩擦角和粘聚力作为随机变量,假设两者为相互独立的参数,材料本构模型采用摩尔库伦模型和应变软化模型,运用FLAC3D强度折减法进行了一系列稳定系数的求解,得到了上坡和下坡的安全系数频率直方图,求出了大坪Ⅲ号滑坡的破坏概率和可靠度。并将计算结果与用传递系数法(MSARMA法)计算的结果进行了对比。 研究结果表明,大坪Ⅲ号滑坡的上坡和下坡稳定性都很差,其中由于地下水的影响下坡处于更危险的状态,其可靠度只有18％。从计算对比结果来看,两种方法计算得到的结果基本一致,可以进行互相论证,说明了本文提出的方法具有一定的可靠性。另外,FLAC3D强度折减法计算出来的稳定系数中值要比采用传递系数法计算结果略小,这主要是因为FLAC3D法不用假设条块间力的传递关系,并且能够考虑到坡体中上下层土体之间的变形协调,可以很客观地反映边坡的真实环境因素。 |
| 作者： | 李晶 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 贾剑青;于文山 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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