基於模糊理論和隨機有限元的順層邊坡安全評價方法

《基於模糊理論和隨機有限元的順層邊坡安全評價方法》是依託華中科技大學，由龔文惠擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於模糊理論和隨機有限元的順層邊坡安全評價方法
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：龔文惠
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

順層邊坡是一種特殊的岩質邊坡，其滑坡往往規模大、速度快、破壞力強，因而其安全性分析評價是保證設計合理、施工和運營安全的關鍵之一。傳統的安全係數評價法無法完整地反映順層邊坡在各種特殊條件下的安全性，故其結果易造成工程的較大風險。本課題同時考慮順層邊坡安全問題的模糊性及影響因子的隨機性特點，以我國中西部山區高速公路大型順層邊坡工程為背景，在現場測試和數據處理分析的基礎上，揭示影響邊坡安全的重要因子及其特徵分布規律；將隨機理論、有限元法和模糊數學理論相結合，探索一種隨機分析-有限元-模糊分析耦合的邊坡分析新方法；建立順層邊坡安全係數的隨機有限元分析模型和可靠度的模糊隨機分析模型；在參數敏感性分析和工程驗證分析的基礎上，形成一種新的以模糊隨機可靠度指標和安全係數為評價指標的順層邊坡安全綜合評價體系，對順層邊坡工程的防災減災具有重要指導意義和套用前景。

結題摘要

本項目以順層邊坡為對象，開展了順層邊坡結構面的現場原位試驗和室內試驗研究，研究了順層邊坡的變形特徵和破壞機制；利用極限平衡理論推導出了順層邊坡的極限坡高和極限坡角，提出了邊坡安全係數求解的雙係數強度折減法、盲數安全係數法和基於支持向量機的分析法；確定並實現了適合與有限元法、極限平衡法、SVM法等結合的隨機場離散方法，提出了基於蒙特卡羅法的邊坡隨機可靠度分析法和基於干涉模型的邊坡隨機可靠度分析法，研究了隨機場類型對邊坡隨機可靠度的影響，提出了改進的邊坡隨機可靠度分析的神經網路回響面法、簡單且具有較高的精度的基於SVM的邊坡隨機可靠度分析方法；提出了基於隸屬函式和 截集的模糊可靠度分析法、基於等價變換的模糊可靠度分析法、基於模糊集合論的模糊可靠度分析法、以及同時考慮基本變數模糊性和邊坡失穩狀態模糊性的邊坡模糊可靠度分析方法；提出了可考慮多種不確定性的基於盲數理論的邊坡模糊可靠度分析法、計算量小且精度高的人工神經網路改進模糊點估計法、基於SVM的邊坡模糊可靠度分析法；提出了基於隨機有限元法的邊坡模糊隨機可靠度分析法、基於極限平衡法和模糊集合論的邊坡模糊隨機可靠度分析法、可同時考慮隨機場下基本變數和失穩狀態的模糊性的邊坡可靠度分析法、基於SVM和改進的喬列斯基分解的中心點法的邊坡模糊隨機可靠度分析法；提出了基於最大熵原理的地震作用下順層邊坡模糊可靠度分析方法，研究了各種因素及其變化對順層邊坡安全性的影響，形成了基於安全係數和各類可靠度指標的順層邊坡安全性的聯合評價方法體系。參加國際國內會議21人次，發表論文16篇，培養4名博士生和10名碩士生。