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路基边坡稳定可靠度计算中的不确定性问题研究
| 论文题名： | 路基边坡稳定可靠度计算中的不确定性问题研究 |
| 关键词： | 铁路工程;路基边坡;稳定可靠度;参数不确定性 |
| 摘要： | 近年来，随着国内高速铁路建设的发展和铁路技术在国际上的推广，传统的安全系数路基边坡设计方法正在逐渐被基于可靠度理论的极限状态法所替代。边坡工程可靠度分析的不确定性来源有物理不确定性、统计不确定性及模型不确定性，各种不同程度的不确定性因素导致路基边坡可靠度分析结果会出现较大的偏差。对边坡工程稳定可靠度计算中的不确定性问题研究可为铁路工程路基边坡的极限状态法设计规范的编制提供数据基础和技术支撑。论文的主要工作为:整理了国内不同地域6条铁路工程的土工勘察资料开展了抗剪强度指标的参数不确定性研究，统计了c、ψ指标的概率分布特征值，分析了两参数的变异性特征，计算了c、ψ的互相关系数，验证了两参数的概率分布模型，并评价了c、ψ变异性与其他物理力学指标的关联关系;分析了边坡Monte-Carlo模拟方法可靠度分析时，不同临界滑面搜索策略、不同安全系数计算方法这两种模型不确定性对工程可靠性结果带来的影响，并计算了Fellenius法和简化Bishop法等安全度可靠指标取值。 通过对边坡土工参数不确定性和计算模型不确定性的研究，主要取得了以下结论: (1)土工抗剪强度指标c、ψ的变异系数较大且因土性不同具有较宽的波动区间，如黏聚力变异系数取值范围可达0.26～0.78，内摩擦角变异系数的取值范围亦高达0.15～0.73;路基边坡可靠性设计取定参数的变异性是不合理的，应对设计参数的变异性进行分级研究，可靠度计算根据参数变异水平细化以满足不同的工程需求;c、ψ指标的概率分布模型均可同时接受正态分布和对数正态分布的假设检验，可作为Monte-Carlo法和JC法的典型分布概型;灰色关联度分析表明，液性指数IL与c、ψ指标的变异系数关联程度最大，工程实践中可参考该物理指标预估抗剪强度指标的变异性水平。 (2)土工参数变异性对路基边坡失效概率影响显著，随着参数变异水平提高，边坡失效概率急剧上升。当路基边坡安全系数按Fellenius法取1.25时，若土工参数变异性达到中变异及以上水平，工程失效概率将超过10％并达到不可接受的程度。应建立考虑土工参数变异水平的安全系数取值修正原则，通过控制目标可靠度指标选取对应的边坡安全系数FS。 (3)不同临界滑面搜索策略所得可靠度结果在均质路基边坡下差异性不大，但地基土强度小于路堤土时会出现较大偏差。同一边坡Fellenius法与简化Bishop法的Monte-Carlo模拟安全系数概率密度函数曲线形态基本一致，但各自对应的可靠度指标差异明显，目标可靠度指标也应根据稳定分析方法选取，才能保证路基边坡具有相同的实际安全程度。 |
| 作者： | 吴兴正 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 蒋良潍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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