工程结构（边坡）可靠度分析PPT课件.ppt

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1、第八章工程结构可靠性分析第一节边坡工程及其不确定性1.边坡工程不确定性简介2.边坡工程不确定性的分类3.边坡工程可靠性分析的重要性1、边坡工程不确定性简介边坡是山区基本建设工程中很常见的一种现象，自然边坡的不稳定性问题一直是世界上许多国家和地区所面临的最主要的地质灾害问题。在许多行业的生产和建设中，经常会遇到岩土开挖边坡、填筑边坡和自然边坡，对边坡的设计、施工和评价是岩土工程人员所面临的基本问题。传统方法是将影响边坡状态的诸多因素看做确定性量，用安全系数F作为衡量边坡状态的指标，当F>1时，认为边坡是稳定的；当F<1时，认为边坡处于不稳

2、定状态。然而，大量的实验和工程实践证明：影响边坡稳定性的因素中具有很大的不确定性，如边坡岩土的强度参数、外界荷载、地下水、岩土内的各种不连续面等。用确定性的方法加以计算评价会带来很大的误差，使结果失真。2、边坡工程不确定性的分类1、岩层剖面与边界条件的不确定性：在边坡分析中，岩层及厚度变化情况是很重要的。但是，由于岩层出露条件和钻孔工作量的局限，很难精确描述它们。岩层剖面和边界条件的不确定性必然导致破坏和计算模型的不确定性。2、岩土性质的固有变异性：岩体和土体都是非均质的各向异性体，由于试验品不足及其它各种因素的影响，其性质表现出随机性

3、。同一组试样在相同条件下测定其强度，结果也表现出一定的离散性，其中，摩擦角φ可能离散25％，粘结力C值可能离散50％，抗剪强度变化约为30％.3试验样品数量的不足：从理论上讲，岩层的边界条件和性质等是却是存在于三维空间的，如果进行无限多的勘察工作，情况是可以确知的。但在实践中，勘察、试验工作是有限的，所以必须将岩层性质和特征看作是随机的，试验样品数量的影响程度也是不确定的，人们很难确知样品与真实试验结果之间的确切关系。4、外加荷载大小和分布的不确定性：边坡工程的常见荷载有地应力、地下水、地震、爆破震动、运输生产设备、降雨等，这些荷载都是

4、随机变量，其分布类型和特征参数往往都具有不确定性。5、勘测取样方法和试验方法的误差：在取样及测试过程中对试件的扰动，试验环境条件以及试验方法的不同，都使结果产生差异。6、计算模型的不确定性：边坡工程，在定量分析中边坡物理力学模型的建立，是以对岩土体地质模型的深刻观察和分析为依据的。由于工程岩土的复杂性和人们分析判断能力的局限性及模拟条件和原型的差异，必然导致结果的不确定性。3.边坡工程可靠性分析的重要性由于岩土边坡的不稳定性，传统的确定性方法表现出很多缺点。边坡安全系数使岩土许多参数的函数，既然这些参数具有不确定性，那么把安全系数作为确

5、定值来判断边坡的安全度是不够合理的。在边坡工程中，也确实出现过K>1的边坡发生破坏，而K<1的边坡却依然稳定的情况。故，单凭安全系数这一笼统数据很难定量的评价工程的安全程度。随着人们对边坡工程的不确定性认识逐步加深，加之相关学科的发展与完善，推动了边坡可靠性分析在岩土和边坡工程中的研究。但是，值得强调的是，可靠性分析和常规的确定性方法并不是相互排斥的，它们可以相互补充。常规方法多年来所积累的经验、模式、计算方法是可靠性分析的一个重要组成部分。第二节边坡工程可靠度的分析方法1.边坡可靠性研究的进展2.边坡可靠性分析常用的方法3.小结一、边

6、坡可靠性研究的进展出于市场激烈竞争的需要和人类对安全性的更高要求，可靠性理论和可靠性工程研究成为当今世界各国工业领域的热门课题之一。仅在美国，就有从事这方面的工程技术人员50万。在我国边坡可靠性研究工作开展较晚，时至1983年，攀钢石灰石矿边坡可靠性分析与经济分析研究课题才作为第一个这个领域的研究成果通过冶金部鉴定。近年来，边坡可靠性研究和应用得到一定的发展。边坡可靠性问题之所以提出，是由于边坡工程一系列设计基本变量具有不确定性，边坡工程性质属于非确定或随机性的。而可靠性理论提供系统的构思，可靠性分析方法为评价不确定性因素的工程影响的有

7、效手段。可以预计，可靠度分析方法的推广和应用必将进一步推动我国边坡工程技术的进步。二、边坡可靠性分析常用的方法1、蒙特卡洛模拟法：蒙特卡洛（MonteCarlo）法又称随机模拟法或统计试验法，是一种依据统计抽样理论，利用电子计算机研究随机变量的数值计算方法。在目前可靠度计算中，是相对精确的方法。蒙特卡洛模拟法的主要优点是：（1）可确定系统性能，估计系统可靠度，预测出任一指定开采时期、指定边坡地段、指定条件下边坡的稳定状态，进行系统风险分析，使复杂的时空相互作用问题得以处理。（2）用蒙特卡洛法评价边坡可靠度，受问题条件限制的影响较小，其收

8、敛性与极限状态方程的非线性、变量分布的非正态性无关，适应性强。就可靠度计算而言，若随机变量的变异系数大于30%，可靠指标法的计算结果往往远离精确解。然而，蒙特卡洛法却不受这个约束。而且，因为蒙特卡洛法的计算