地震作用下边坡的可靠度分析-论文.pdf

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1、第40卷第25期山西建筑Vo1．40No．252014年9月SHANXIARCHITECTURESep．2014·85·文章编号：1009—6825(2014)25-0085·02地震作用下边坡的可靠度分析杜延华李冰冰(1．洛阳市规划建筑设计研究院有限公司，河南洛阳471000；2．中机十院国际工程有限公司，河南洛阳471000)摘要：根据瞬态分析计算了不同时刻边坡的应力值，利用局部破坏判别法，确定了对应初始点的滑动路径，取瑞典条分法计算公式作为目标函数，运用鱼群算法得到了初始点，进而确定了滑动路径，最

2、后，通过对各个时刻的边坡安全系数数据的分析，得到了边坡滑坡的失效概率及可靠度，并结合实例说明了此种方法的有效性。关键词：地震，可靠度，人工鱼群算法，边坡稳定中图分类号：TU413．62文献标识码：A若局部滑动面抗剪强度S与作用剪应力f的比值最小，即呈0引言现局部最小安全系数值，即：边坡稳定性分析对岩土工程起着至关重要的作用，目前的分析方法主要有极限平衡法J、有限元强度折减法、有限元滑面搜索法、逐步折减土体抗剪强度法和应用数学规划法等。÷㈣虽然有限元分析已经在实践中使用多年，但其在边坡稳定分析上的应用依然

3、不够成熟。本文基于局部破坏判别法，结合瑞典条分达到最小值，这时：法，通过人工鱼群算法得到边坡安全系数的计算方法，并将其应：。(2)(c一tgtp)一t：0(6)用到地震作用下边坡稳定的可靠度分析当中。0∞二则旋转角度∞为：1可靠度模型的建立1．1受地震荷载的边坡应力状态分析∞=÷⋯s()(7)利用ANSYS软件通过瞬态分析得到划分的各个单元计算点则其滑动面的角度为：的平面应力值or，or，r以及主应力orl，or3。1．2边坡滑动路径搜索程序推导J=号cos()峭()]利用摩尔一库仑准则，通过上述得到的

4、应力值得到主应力与(8)该点应力平面的夹角0为：1．3初始滑动点的确定’tg20=(1)给定一个初始滑动点，就可以计算出边坡的整体安全系数：一v设点P为莫尔圆上的任意一点，则角2为点P与主应力方∑(ciz+Fwle唧ltgi)向上的夹角，见图1。=三L—————一(9)∑Fwlsin叼＼＼其中：，、＼f：~／(+。一f)+(Y+一Y)(10)／arctg()(11){I—0"1-—0"3JO"10：()()(12)其中，K为整体边坡的安全系数；f为搜索步长度；为搜索步对应的重力；为搜索步对应的角度；C。

5、为搜索步对应的土的图l不意图粘聚力；为搜索步对应的土的内摩擦角；，Y，，Y分别为由图1可知莫尔圆上点P的正应力为：搜索步的两个端点；y为所对应的边界纵坐标值。：()+()cos(2∞)(2)由于无法得到K的解析式，在此利用人工鱼群算法，将式(9)作为目标函数，通过迭代得到安全系数K的最小值，此时其莫尔圆上点P的剪应力为：所对应的初始点即为所求的初始点，鱼群算法的迭代应用在此不r：()sin(2∞)(3)再赘述。1．4确定边坡的可靠度在正应力作用下，满足Mohr—Coulomb破坏准则的抗剪强度Js为：通

6、过对边坡瞬时的应力状况的分析，利用matlab处理数S=[一()一()c。s(2)]tg+c(4)据，通过上述方法计算得到整体边坡的安全系数K(t)，由此即收稿日期：2014—06-24作者简介：杜延华(1980．)，男，工程师，注册岩土工程师；李冰冰(1982一)，女，硕士，工程师第40卷第25期·86·2014年9月山西建筑可求得安全系数的平均值和方差：表2各个时刻的整体边坡的安全系数及初始点时刻13579l113l5∑(￡)安全系数1．51701．46611．48081．48041．52551．5

7、l271．43281．5149：l__(13)起始点59．75458．9759．53458．83359．65460．46l58．63759．24Y起始点2020202020202020D((￡))=((￡)一)(14)时刻17l92123252729安全系数1．4l581．46281．4763I．45581．3936I．49781．3947假设整体边坡的安全系数(t)服从正态分布，则失效概起始点58．7l159．42958．92758．98258．54360．02258．55Y起始点2020202020

8、2020率为：运用式(13)一式(16)得到其边坡的失效概率为觚<，=1-q~c，1．33428×10一。(15)3结语所以，其可靠度为：本文在局部破坏判别法和瑞典条分法的基础上，通过人工鱼P(≥1)=1一P(<1)(16)群算法得到了计算边坡整体安全系数的方法，并用其进行了地震2实例验证作用下边坡稳定的可靠度分析，根据本文方法开发出了滑动路径搜索程序，并能计算地震作用下其边坡的可靠度。最后的实例证本文采用埃而森特罗波(ELCentro)地