路基邊坡穩(wěn)定可靠度計算中的不確定性問題研究.pdf

1、近年來，隨著國內(nèi)高速鐵路建設(shè)的發(fā)展和鐵路技術(shù)在國際上的推廣，傳統(tǒng)的安全系數(shù)路基邊坡設(shè)計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源有物理不確定性、統(tǒng)計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)果會出現(xiàn)較大的偏差。對邊坡工程穩(wěn)定可靠度計算中的不確定性問題研究可為鐵路工程路基邊坡的極限狀態(tài)法設(shè)計規(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:整理了國內(nèi)不同地域6條鐵路工

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

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

4、數(shù)正態(tài)分布的假設(shè)檢驗，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指標的變異系數(shù)關(guān)聯(lián)程度最大，工程實踐中可參考該物理指標預(yù)估抗剪強度指標的變異性水平。
　　(2)土工參數(shù)變異性對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。當路基邊坡安全系數(shù)按Fellenius法取1.25時，若土工參數(shù)變異性達到中變異及以上水平，工程失效概率將超過10％并達到不可接受的程度

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，通過控制目標可靠度指標選取對應(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，但地基土強度小于路堤土?xí)r會出現(xiàn)較大偏差。同一邊坡Fellenius法與簡化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，但各自對應(yīng)的可靠度指標差異明顯，目標可靠度指標也應(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際安