降雨作用下边坡体系可靠性分析

发布时间：2017-04-08 00:11

  本文关键词：降雨作用下边坡体系可靠性分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：滑坡是一种公认的重大自然灾害,其安全分析一直是科研人员关心的重要课题。作为一个多山国家,据统计,我国每年由于滑坡灾害造成的经济损失高达数百亿元。此外,在水利水电工程的建设过程中,由于库区、坝区的滑坡事故造成的经济损失与人员伤亡更是令人惋惜。因此,国内外专家学者从多种角度,采用各种方法对边坡安全分析进行了大量的研究,并取得了丰硕成果。由于科学技术的不断进步,新的研究方法也不断被提出,随之而来的是岩土领域研究学者针对边坡安全计算方法的不断推陈出新。大量的统计事实证明,滑坡大多数发生在降雨过程中或者降雨之后。降雨是边坡失效的主要原因之一已经成为学界的共识。国内外对降雨导致边坡失效做了大量的研究,但对降雨作用下边坡可靠性分析的研究却并不多,而且很少有统一的意见。学者们对降雨滑坡的研究结论差异的一个主要原因是不同地区土体特性各不相同,因此由土体渗透性等差异导致的降雨对边坡的影响也会各不相同。考虑到土体自身构造非常特殊,其在空间区域内的变异性会对边坡的抗剪强度造成很大影响。虽然国内外众多学者已提出忽略土性参数空间变异性会高估边坡的安全性的观点,但考虑空间变异性的降雨边坡可靠性却尚未得到充分研究。通过对空间变异性理论和机器学习理论的学习,本文在饱和-非饱和渗流、极限平衡法等理论基础上,采用经人工蜂群算法优化的极限学习机建立响应面,并结合蒙特卡洛法,实现了降雨作用下边坡体系可靠性分析。主要的研究工作如下：1.在考虑降雨的边坡可靠性分析中引入空间变异性理论,使对降雨边坡的安全分析更加全面。2.编写了MATLAB程序Spatial_V_midpoint,实现对土体抗剪参数的二维空间离散。3.采用人工蜂群算法优化极限学习机,提出了边坡体系可靠性分析的ABC-ELM响应面模型,并基于该模型实现了对边坡体系的可靠性分析。通过与蒙特卡洛法的计算结果对比,ABC-ELM响应面模型不仅预测结果精确,而且使计算效率得到了大幅度的提高。4.通过算例分析了降雨对边坡可靠性的影响。
【关键词】：边坡稳定 可靠性分析 降雨渗透 响应面法 空间变异性
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.22
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 降雨对边坡安全的影响研究现状10-11
• 1.2.2 降雨作用下的边坡稳定分析研究现状11
• 1.2.3 降雨作用下边坡的渗流规律研究现状11-12
• 1.2.4 降雨作用下边坡可靠性分析研究进展12
• 1.3 问题的提出及本文的主要工作12-14
• 1.3.1 问题的提出12-13
• 1.3.2 本文的主要研究工作13-14
• 2 边坡降雨入渗分析理论基础14-20
• 2.1 边坡概况及其病害14-16
• 2.1.1 边坡病害简介14-15
• 2.1.2 降雨对边坡安全的影响15-16
• 2.2 饱和-非饱和渗流理论16-19
• 2.2.1 基本理论16-18
• 2.2.2 渗流特性及其参数确定18-19
• 2.3 小结19-20
• 3 边坡在降雨作用下的安全性计算方法20-26
• 3.1 边坡稳定分析方法20-24
• 3.1.1 极限平衡法20-21
• 3.1.2 由极限平衡法发展起来的简化计算方法21-22
• 3.1.3 GLE论和Morgenstern-Price法原理22-24
• 3.1.4 有限元强度折减法24
• 3.2 降雨模拟方法24-26
• 3.2.1 Pradel-Raad法24
• 3.2.2 Cho关于均匀降雨的渗透模型24-25
• 3.2.3 本文所采用的方法25-26
• 4 边坡系统可靠性分析方法26-38
• 4.1 传统的边坡安全可靠性分析方法26-27
• 4.1.1 可靠性的低阶计算方法26
• 4.1.2 可靠度的高次分析方法26-27
• 4.2 基于代理模型的边坡系统可靠性分析27-31
• 4.2.1 边坡系统可靠性分析理论27-28
• 4.2.2 极限学习机28-29
• 4.2.3 人工蜂群算法29-30
• 4.2.4 使用人工蜂群算法优化极限学习机30-31
• 4.3 基于ABC-ELM的边坡系统可靠性分析31-38
• 4.3.1 基于极限学习机的响应面法31-32
• 4.3.2 算例验证32-38
• 5 考虑空间变异性的降雨滑坡体系可靠性分析38-55
• 5.1 考虑空间变异性的边坡可靠性分析38-41
• 5.1.1 土体空间变异性理论38-39
• 5.1.2 考虑土体二维空间变异性的边坡可靠性分析39-41
• 5.2 考虑空间变异性的降雨滑坡体系可靠性分析步骤41-42
• 5.3 算例分析42-55
• 5.3.1 算例一：双层黏土边坡算例42-46
• 5.3.2 算例二：H.Rahardjo边坡算例46-55
• 6 结论与展望55-56
• 6.1 结论55
• 6.2 展望55-56
• 参考文献56-61
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况61-62
• 致谢62-63

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