關(guān)于滑坡穩(wěn)定性的可靠度分析

（核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司, 四川 成都 610061）

關(guān)于滑坡穩(wěn)定性的可靠度分析

于 宇

（核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司, 四川 成都 610061）

本文就滑坡穩(wěn)定性影響因素進(jìn)行分析，探究滑坡穩(wěn)定性的可靠度分析方法，并對實(shí)例進(jìn)行分析，以便確?；路€(wěn)定性的可靠度分析方法的準(zhǔn)確性，更好預(yù)測滑坡的穩(wěn)定性狀況。

滑坡；穩(wěn)定性；可靠度分析

引言

可靠度分析理論在各大領(lǐng)域中的應(yīng)用比較廣泛，例如在公路、鐵路、港口、水利水電工程等方面均具有廣泛的應(yīng)用。由于在巖土工程中受到巖土性質(zhì)、地形等因素的影響，與上述領(lǐng)域中的應(yīng)用相比，在巖土工程中的應(yīng)用相對比較滯后。針對滑坡穩(wěn)定的可靠度分析研究如果使用“JC”法來進(jìn)行分析研究，其誤差較大，需要使用比較精準(zhǔn)的Monte-Carlo模擬法來計(jì)算分析。目前，在滑坡穩(wěn)定的可靠度分析中通常會使用不平衡推力法、Sarma法等來計(jì)算滑坡的穩(wěn)定性系數(shù)，但由于滑坡穩(wěn)定性分析的方法沒有考慮到滑坡中各種因素的影響，例如滑坡幾何形狀、地震荷載、地下水等的影響。因此，需要采取失效概率或可靠度指標(biāo)來分析滑坡的穩(wěn)定性。

1 滑坡穩(wěn)定性的影響因素

1.1 巖土性質(zhì)

滑坡巖土土體的參數(shù)具有明顯的不確定性特點(diǎn)，導(dǎo)致不確定的因素主要有巖土體自身的變異性和實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的誤差兩個(gè)方面。由于巖土在形成的過程中必然會經(jīng)歷漫長的地質(zhì)年代，在此期間會受到不同程度的自然和人為因素的影響，使得巖土體會呈現(xiàn)非均質(zhì)性和各向異性等特征。在實(shí)際檢測中，工作人員只能夠在特定情況下從巖土體中某個(gè)特定的位置中抽樣測定土體的參數(shù)，并通過經(jīng)驗(yàn)修正來確定設(shè)計(jì)值，因此，巖土體的參數(shù)和實(shí)際情況會有所差異。

1.2 計(jì)算方法不正確

目前，還沒有研制出一種能夠完全反映出滑坡實(shí)際情況的計(jì)算模型，當(dāng)前的計(jì)算模型主要是以剛體理論為主，對計(jì)算模型的各種條件進(jìn)行簡化，其結(jié)果分析必定會與實(shí)際結(jié)果有所差異。我國目前比較常用的計(jì)算方法有簡布法、不平衡推力法等，其中使用最多得是不平衡推力法。不平衡推力法主要是根據(jù)極限平衡原理進(jìn)行分析計(jì)算的。

1.3 地下水

通過國內(nèi)外多數(shù)研究表明，地下水對滑坡的穩(wěn)定性具有決定性作用。地下水是一種重要的地質(zhì)營力，通常和巖土體相互作用，從而改變了巖土體的物力、化學(xué)和力學(xué)的性質(zhì)，對滑坡的穩(wěn)定性具有一定的影響，會降低巖土體的強(qiáng)度。地下水會對巖土體產(chǎn)生靜水壓力，在地下水流動的過程中會產(chǎn)生動水壓力、孔隙水壓力等，并對靜水壓力具有一定的影響作用。

1.4 所承受的荷載

巖土體所承受的荷載主要有恒載、偶然荷載、臨時(shí)荷載等，其主要荷載來源包括滑坡自身的重力、地下水作用力、地震荷載、滑坡土體上其他外加荷載等。這些荷載具有較大的不確定特點(diǎn)，和巖土體物理力學(xué)性質(zhì)的變異性具有密切聯(lián)系。另外，滑坡巖土體所處的環(huán)境地質(zhì)條件也會對地下水作用力和滑坡巖土體上外加其他荷載具有一定的影響。

2 滑坡穩(wěn)定性的可靠度分析方法

由于巖土工程的離散性較大、概率分布比較復(fù)雜，不同的指標(biāo)之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性。如果忽視這些變量之間的相關(guān)性，可能會使得可靠度指標(biāo)計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)誤差，為了提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，本文主要采用直接抽樣的Monte-Carlo模擬法來求解失效概率F和可靠度指標(biāo)B。并制定出相應(yīng)的計(jì)算方式。首先，需要確定隨機(jī)變量子樣。對巖土工程中常見的正態(tài)分布、對數(shù)正態(tài)分布和極值最大值分布，都應(yīng)具有相應(yīng)的隨機(jī)數(shù)模擬方法。其次，Monte-Carlo模擬法的步驟為：（1）產(chǎn)生0到1的均勻分布的隨機(jī)數(shù)。（2）使用復(fù)合法、反變換法、舍選法等多種方法產(chǎn)生變量x1，x2，…，xn相應(yīng)的M組隨機(jī)數(shù)xi1，xi2，…，xni（i=1，2，…，n）。（3）將這M組隨機(jī)數(shù)帶入到極限狀態(tài)方程Z=g（x1，x2，…，xn）便可以得到隨機(jī)變量Z的容量為M的一個(gè)樣本z1，z2，…，zn。其中zi=g（ x1， x2，…，xn），如果z1，z2，…，zn中有K個(gè)z＜0，破壞概率的評估計(jì)量就是F=，隨機(jī)變量Z的均值和均方差的估計(jì)量公式為：

從上述的計(jì)算中可以看出，在模擬次數(shù)足夠多的時(shí)候，Monte-Carlo模擬法可以得到比較精準(zhǔn)的失效概率。但在可靠度分析中通常會用可靠度指標(biāo)來評價(jià)安全度的大小，將失效概率轉(zhuǎn)化為可靠度指標(biāo)B時(shí)，會涉及到可靠度指標(biāo)的定義和極限狀態(tài)概率的分布情況。通過相關(guān)研究可以得出，F(xiàn)數(shù)值不太小的情況下，隨機(jī)變量Z的分布情況對F的計(jì)算結(jié)果沒有影響。當(dāng)Z呈現(xiàn)正態(tài)分布的隨機(jī)變量時(shí)，通過計(jì)算得出的F值比較精準(zhǔn)，這時(shí)的Monte-Carlo模擬法就可以計(jì)算出比較精準(zhǔn)的F和B的數(shù)值。

3 實(shí)例分析

本文主要以湖北縣的某處巖土滑坡路段為例，其中滑坡以西145米，下部分的滑坡體在去年雨季后出現(xiàn)變形。根據(jù)勘察實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，該滑坡體的計(jì)算參數(shù)取值為：滑坡體中為19.4kn/m3，粘聚力為10 kPa，內(nèi)摩擦角為26°?；翈喜康恼尘哿?0 kPa、內(nèi)摩擦角為20°；下部的粘聚力為7.3kPa、內(nèi)摩擦角為17°。根據(jù)滑坡隨處的環(huán)境進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)中需要根據(jù)兩種工況進(jìn)行考慮，一種是天然工況，滑坡地下水位為實(shí)測水位。另一種是校核工況，滑坡體中水位是持久暴雨后的水位。在進(jìn)行可靠度分析的時(shí)候，將滑坡重量、滑坡帶的粘聚力以及內(nèi)摩擦角視為隨機(jī)變量，通過使用Monte-Carlo模擬法計(jì)算出滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)可靠度指標(biāo)為1.178。由此可以看出，滑坡體的穩(wěn)定性的可靠度指標(biāo)比較低，失穩(wěn)可能性比較大。

結(jié)語

在進(jìn)行模型滑坡穩(wěn)定性研究的時(shí)候通常會受到巖土性質(zhì)、計(jì)算模式、地下水、荷載等的影響，對滑坡穩(wěn)定性的可靠度計(jì)算方式進(jìn)行分析，Monte-Carlo模擬法是計(jì)算結(jié)果比較精準(zhǔn)的一種分析方法。在滑坡穩(wěn)定性的可靠度分析的時(shí)候，就需要充分考慮到這些因素，選用比較精準(zhǔn)的計(jì)算模型，對滑坡穩(wěn)定性的可靠度進(jìn)行研究分析，從而更好的預(yù)測滑坡的穩(wěn)定性，并及時(shí)采取有效的處理措施。

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[2]鄭敏．花崗巖殘積土邊坡穩(wěn)定性可靠度分析[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，21（2）：54-55．

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