基于可靠度方法的既有铁路边坡稳定性分析

研究目的:在山区既有铁路沿线进行工程项目建设时,常常会影响原有边坡的稳定性,甚至形成工程滑坡,因此合理评价边坡稳定性是保证既有铁路安全运营的重要前提。本文建立了结合有限元强度折减法和点估计法的边坡可靠度分析方法,并以修建厂房开挖坡脚引起的既有线隧道口边坡失稳为例进行系统分析。研究结论:(1)基于可靠度理论的边坡稳定性评价方法,能较全面地反映岩土参数的空间离散性、时间变异性等不确定性因素的影响,分析结果更为符合工程实际;(2)将有限元强度折减法与点估计法相结合,用于既有铁路边坡稳定性的可靠度分析,克服了传统的安全系数法的缺点,可较为全面地反映岩土体参数变异性对边坡稳定性的影响;(3)计算结果与Monte-Carlo法计算结果基本一致,但计算过程较为简单,因此工程实用性较好,可为类似工程提供借鉴。     

土坡稳定分析中 考虑参数变异水平的分项系数取值

岩土参数变异性大导致可靠指标离散性高,仅用1组分项系数难以保证土工结构可靠性达到目标可靠度。将土体强度参数变异性划分为小、中、大3个水平,以现有规范规定安全系数为控制指标,对常见铁路路堤边坡目标可靠度进行校准,确定目标可靠指标为2.3;运用验算点法计算分项系数,讨论几何和强度参数对分项系数影响规律,通过统计分析及标定得到了对应3种变异水平的分项系数推荐值。研究结果表明:土体强度参数变异性是影响分项系数取值的主导因素,强度参数均值和坡高次之,坡率的影响较为微弱;为使强度参数变异性不同的边坡达到一致的可靠度,提出了分项系数应与参数变异水平相适应的取值原则,给出了小、中、大变异水平对应的抗力项和荷载项分项系数(γR1,γR2,γS)推荐值分别为(0.75, 0.95; 1.02),(0.55, 0.90; 1.06)和(0.40, 0.80; 1.10)。     

Hoek-Brown分析法在软岩边坡岩体力学参数选取中的应用研究

岩土体力学参数取值是边坡稳定性分析的重点之一,参数取值的合理与否直接决定了边坡工程的安全及设计方案是否经济;如何在特殊工况条件下相对合理地对岩土体力学参数进行估值至关重要,参数取值仍需结合室内试验、原位测试实验数据及临近既有工程参数取值进行对比分析。研究表明:Hoek-Brown准则对节理裂隙发育—很发育的破碎岩体及软岩边坡工程具有较强的适用性,该研究结论适用于自然环境恶劣(如高寒地带)导致难以采用综合勘察手段而又缺乏试验数据的特殊工况。     

铁路边坡工程岩土力学参数敏感性分析

基于可靠性理论,结合某边坡工程设计资料,采用分位值法对稳定性可靠度指标β进行计算,同时采用单变量分析方法,分别计算并分析了岩土抗剪强度参数对β值的影响程度。分析表明,抗剪强度参数对β值的影响非常显著,在采用极限状态设计方法时,应重点关注这一情况,采取切实可行的方法保证其准确性。     

某路堑边坡溜塌形成机理分析

通过分析该边坡地层岩土体性质、岩土结构和边坡施工开挖情况,以及导致本次边坡溜塌主要诱发因素等,详细论述造成边坡病害的形成机理。     

昔格达地层开挖边坡稳定性模糊聚类分析

应用模糊聚类分析法对昔格达地层开挖边坡稳定性进行分析评价。基于影响边坡稳定性的7个主要因素即:岩土性质、坡高、坡度、结构面形状、岩土力学参数、植被覆盖、地下水影响程度的分析,确定其量化计算公式。进而建立模糊关系相似矩阵、模糊等价矩阵,并运用模糊聚类分析法,对以考察的边坡稳定性进行分类,建立样本空间,将需要判断稳定性的未考察的边坡的相关因素放入该样本空间,即可判断其稳定性。另外,根据模糊聚类分析得到的标准模型,进行综合分析,得出昔格达地层的开挖边坡各种稳定性情况下的主要特点,由此总结此类边坡的稳定性判断标准。     

边坡岩土工程不确定性及对策分析

研究目的:由于地质条件的复杂性、地质勘探的局限性,边坡岩土工程的设计必须要选择不同的岩土参数和模型对其进行分析,其中岩土模型的选取、力学分析较为复杂,特别是对于地质条件复杂的地区来说,其分析计算的难度就更大,也就产生了较多的不确定因素。本文希望研究出一种最有效的方法、对策来减小不确定性的影响。研究结论:动态设计与施工方法在边坡岩土工程中具有广泛的运用前景,岩土工程设计是否合理,与所采用的工程措施能否适应工程地质条件有关。在施工过程中建立必要的信息收集系统,根据开挖和其它工程所揭示的工程地质条件对设计的岩土力学力学模型和相关参数不断修正完善,真正实现动态设计与施工,这样才更适应边坡岩土工程的特点,更安全、高效地完成工程的设计施工,因此"动态设计与施工"是消除边坡岩土工程不确定性的有效对策。     

几何参数对边坡稳定可靠度影响规律分析

坡高和坡率是影响边坡稳定可靠度的重要因素.利用积分中值定理推导基于Fellenius法的黏性土简单边坡稳定可靠指标的解析表达式,讨论边坡安全系数和可靠指标随几何和材料参数变化的非协同响应特性;基于Monte-Carlo方法,分析坡高和坡率引起边坡安全系数和可靠指标非协同响应的土体强度条件.研究结果表明:特定几何和材料参数下的边坡安全系数和可靠指标将呈现出相反的演化趋势,与边坡安全系数随土体强度和几何参数的不利变化而降低规律不同,在黏聚力小且变异性大、内摩擦角大且变异性小条件下,边坡可靠指标出现随坡高增加而提高的特殊变化现象;对于黏性土边坡,采取放缓边坡的工程措施,较降低坡高,既能提高边坡安全系数,也能保障边坡的可靠指标提高,降低工程安全风险.     

基于数值模拟的盾构隧道地表变形的可靠度分析

在分析盾构法隧道引起地表变形原因的基础上 ,指出隧道围岩参数及盾构掘进对岩土体的扰动都具有很大的随机性 ,因而导致地表变形具有不确定性。利用ANSYS有限元程序进行数值模拟试验取得地表变形数据 ,在此基础上设定主要影响因素为随机输入变量 ,地表变形为随机输出变量 ,采用蒙特卡洛方法模拟出地表变形的统计值 ,并计算了失效概率及可靠度 ,为隧道施工地表变形的可靠性分析提供了一条新的途径     

参数空间变异性的黄土边坡稳定性分析

根据Vanmarcke提出的随机场理论，描述土性参数的空间变异性，利用边坡分析理论建立了黄土边坡的稳定计算公式，通过算例，分析了岩土参数变异性对黄土边坡稳定的影响。     

基于属性数学理论的岩土边坡地震稳定性评价

基于属性数学理论,建立岩土边坡地震崩滑预测与危险性分级的属性识别模型。模型包括单评价指标属性测度分析、样本多评价指标综合属性测度分析和属性识别3个方面。在分析岩土边坡地震崩滑影响因子的基础上,综合考虑岩土边坡所处地质背景、岩体结构类型和地层岩性组合、地形地貌以及水文地质条件,选取岩土体特性、新构造运动特性、坡高、坡角、年均降雨量和场地地震烈度6个参数作为岩土边坡地震崩滑综合评价的指标,并确定指标的分级标准;构建评价指标属性测度函数,计算单指标属性测度值和样本综合属性测度值,进行岩土边坡属性测度分析;应用置信度准则对岩土边坡样本的地震崩滑状况进行属性识别。利用建立的模型对天然边坡和路堑边坡实例进行评价,得到的结果与实际情况一致,说明给出的属性识别模型既能够应用于天然边坡又能够应用于路堑边坡的地震崩滑预测和危险性分级。     

二维边坡滑动面及稳定性弹塑性有限元分析

通过理论推导和证明,提出了岩土潜在滑线(面)确定潜在滑移线面的理论。该理论根据弹塑性有限元的应力分析结果,用数值积分方法得出岩土潜在滑移线(面),是确定岩土潜在滑移面的通用方法。当岩土应力达到破坏状态时,确定的潜在滑移面将转为真正的滑移面。通过大量的边坡算例和实例分析得出,本文所提出潜在滑移线(面)理论是正确的,分析边坡稳定确定潜在滑面具有优越性。常规边坡稳定性分析与本文方法所得到的最危险潜在滑移线(面)形状和位置、边坡稳定安全系数均相差较大;常规法所得到的结果与实际也相差较大;岩土的变形参数变化对潜在滑移线(面)的形状影响较大,而对边坡最危险潜在滑移线(面)的形状、位置及平均稳定安全系数影响不大;填土容重变化对潜在滑移线(面)的形状及位置影响不大;对边坡稳定安全系数影响较大。     

基于小样本数据的构件疲劳破坏全寿命区S—N曲线

针对传统S—N曲线在构件疲劳破坏全寿命区适用性不强的问题,采用单点试验法对闪光对焊连接的HRB400高强钢筋标准试件进行高周疲劳试验,得到一系列小样本数据;然后基于小样本数据研究并提出适用于构件疲劳破坏全寿命区的双对数双折线S—N曲线。利用提出的改进肖维奈准则对第1段折线的试验数据进行取舍,然后根据一元线性回归原理得到第1段折线的方程;基于三参数幂函数曲线得到第2段折线的斜率和升降法确定的疲劳强度,求得第2段折线的方程;将2段折线方程联立,得到适用于构件疲劳破坏全寿命区的双对数双折线S—N方程。在此基础上,进一步研究并提出考虑置信度和可靠度条件下适用于构件疲劳破坏全寿命区的双对数双折线S—N曲线的计算方法。     

边坡稳定分析中岩土参数置信水平取值探讨

岩土工程勘察规范统一使用95%保证率单侧置信下限值作为土体强度指标标准值,用于补偿小样本抽样带来的安全风险,但在变异性较大时可能造成过盈估计。基于均值相同的小、中、大变异水平强度参数总体,采用固定容量的小样本多批次随机抽样方法,构建不同保证率的c和φ标准值分布空间,分析与之映射的均质土坡安全系数结果空间的分布特征,讨论等安全系数原则下参数保证率与土体变异水平的内在关系。研究结果表明:安全系数的离散程度与土体变异性和参数置信水平均呈正相关,采用95%置信水平统一值将导致对变异性较大土体的边坡安全程度估计过低;以安全系数结果空间的分位值相等为控制条件,提出土体变异性增大可相应降低参数置信水平的建议。     

边坡岩土工程不确定性及对策分析

研究目的：边坡岩土工程因为工程地质条件的复杂、地质勘探工作存在较大的局限性,所以在岩土工程的设计中,必须要采用不同的岩土参数和选择不同的岩土模型等方法来对岩土工程进行分析、设计,边坡岩土工程的岩土模型选取、力学分析较为复杂,尤其是对于地质条件稍微复杂的地区来说,其分析计算的难度就更大,这就产生了较多的不确定因素。本文希望研究出一种最有效的方法、对策来减小不确定性的影响。研究结论：当边坡施工过程开始后,一些原来较为模糊的地质条件就会逐渐地明晰,甚至还会出现设计时并未勘明的地质情况。如果还按照原设计按步就班的施工,很有可能造成不可挽回的严重后果。因此需要在施工中,根据地质情况的变化不断修改完善设计,根据施工过程中所获得的各种信息,对设计进行修正。所以我们提出了克服边坡岩土工程设计不确定性的有效对策：根据变化了的地质条件进行动态设计与施工。     

基于网格搜索支持向量机的边坡稳定性系数预测

边坡稳定性分析是岩土工程的一个常见问题,影响参数较多。首先将影响边坡稳定性的样本集合建立支持向量机(Support Vector Machine,SVM)回归模型,而后使用网格搜索法(Grid-search)优化支持向量机的参数,并将优化过参数的支持向量机回归模型与贝叶斯岭回归模型、普通线性回归模型、梯度增强回归模型的预测结果进行对比。研究结果表明:优化后的SVM回归模型预测方法在边坡安全系数预测方法中更为精准稳定,具有一定的实际应用价值。     

基于IPSO-SVR的高速动车组电机吊架结构可靠性分析

针对高速动车组电机吊架的极限状态方程难以用精确的数学解析式表达和采用传统可靠度计算方法工作量大的问题,将改进粒子群优化的支持向量回归模型和可靠性理论相结合,对电机吊架进行可靠性分析。首先,通过对电机吊架进行灵敏度分析,筛选出对目标响应影响较大的随机变量,采用Box-Behnken设计方法得到样本数据;其次,对样本数据进行训练,建立基于改进粒子群优化支持向量回归的电机吊架代理模型;最后,结合蒙特卡洛抽样和"应力-强度干涉"理论,计算得到电机吊架的可靠度。结果表明,采用该方法求得的电机吊架可靠度具有较高的精度,同时提高了计算效率。     

最大熵法密度函数的求解及在桩板墙稳定分析中的应用

对于桩板墙计算,由于桩体本身和岩土参数都具有随机性,其分布具有多样性,且极限状态功能函数具有高度非线性的特点,所以在进行可靠度计算中,要从参数估计、极限状态功能函数和结构可靠度计算方法这3个方面进行考虑。在参数估计方面,由给定的样本求解随机变量的概率密度函数是统计学的基本问题,目前常用的方法可分为参数估计和非参数估计两大类。参数估计中往往是先假定随机变量服从分布模型,然后依据样本求解模型中未知参数;在参数估计中由于随机变量真实的概率分布模型与假设的概率分布模型存在较大的差异,导致计算结果误差较大。以信息熵模型为代表的非参数估计弥补了以上缺陷,非参数估计不需要假设分布模型,完全依据样本按照一定的原则选取最优的分布函数。     

桩墙复合结构在顺层岩质边坡治理中的应用与研究

山区铁路穿越多种地貌单元,涉及不同性质岩土体较多,给路基、桥梁及隧道工点的边坡治理工程带来了很大的难处,而合理选取顺层岩质边坡支挡防护措施更是重点问题,直接影响着工程的稳定性、安全性以及工程造价。顺层岩质边坡的治理方法,一直以来都是一个值得探讨的问题,通过现场的地质测绘调查以及室内试验,在了解掌握了所涉及的岩土体的工程性质之后,有针对性的进行了岩土体稳定性检算、抗滑桩的内力检算以及重力式挡墙的稳定性检算,综合分析检算成果后进行了结构及构造设计。通过检算及强度校核验证,论述了桩墙复合结构在顺层岩质边坡治理中的应用方法,以及其安全性及适用性。     

境外铁路路基软岩边坡整治实例分析

为合理地对境外铁路路基边坡进行整治,对尼日利亚拉伊铁路部分区段路堑边坡的溜坍原因进行分析,重点阐释雨水及施工工艺等因素导致边坡溜坍时所采取的临时防护措施。同时,借助岩土分析软件GEO-STUDIO中的SLOPE/W与SEEP/W模块,构建降雨条件下的境外铁路路基边坡数值模型,采用施工现场所取土样的基本物理力学指标作为模型参数,结合境外铁路特点与边坡稳定性计算结果,提出合理可行的路基边坡整治措施,并对整治后的边坡进行监测。研究结果表明:整治方案有效地解决了路基边坡溜坍病害对线路稳定和铁路行车安全的影响,对海外同类型工程具有一定的借鉴作用。