利用有限元进行概率边坡稳定性分析
摘要
在本文中，用更简单和更高级的概率来研究粘性边坡失稳的概率和分析工具。研究了局部平均方法对测试问题失效概率的影响，在简单采用经典的边坡稳定性分析方法后，将抗剪强度作为单位随机变量的先进方法，称为随机有限元法（RFEM），使用弹塑性结合随机场理论。RFEM方法与传统的概率边坡稳定性技术相比提供了许多优势，因为它使边坡无法发展，自然地通过“寻找”最关键的机制。在这项工作中，特别重要的是简化概率的结论，通过假设完美的相关性忽略了空间变异性，可以不保守的估计导致破坏的概率，这与其他使用经典边坡稳定性分析工具的研究者的发现相矛盾。
关键字:边坡稳定性；有限元；射击方法；破坏
- 介绍
边坡稳定性分析是岩土工程的一个分支，非常适合进行概率处理，并已在文献中收到相当的重视。最早的报纸出现在20世纪70年代（Matsuo和Kuroda 1974;阿隆索1976；唐1976；Vanmarcke 1977）持续稳步发展如（D Andrea和Sangrey 1982；Chowdhury和唐1987；李和Lumb 1987；Mostyn和李1992；;Christian 1994；Lacasse 1994；Christian 1996；Lacasse和Nadim 1996；沃尔夫1996；邓肯2000；哈桑和沃尔夫2000惠特曼2000）最近，产生了关于这个话题有用的文献回顾，也注意到了岩土工业采用概率分析的方法，岩土工程设计的速度很慢，特别是传统的问题，如斜坡和基础。
关于这个问题的研究工作现有的两个主要观察点；第一，概率的绝大多数边坡稳定性分析用相当复杂的概率方法，继续使用经典边坡稳定分析技术（1955）这种情况在过去几十年里几乎没有改变，而且从来没有打算过。使用高度可变的土抗剪强度分布一个明显的传统边坡稳定性方法的不足之处在于，故障表面的形状循环方法经常被固定，因此不允许“查找”破坏机制最关键穿过土壤的路径。第二，虽然空间相关和当地平均在统计岩土技术方面的重要性长期以来一直被人们所认识，一些调查人员如：Mostyn和Soo （1992）仍经常忽略了许多概率性边坡稳定性分析。近年来，作者一直在追求更严格的概率岩土分析方法（例Fenton和格里菲斯1993；帕斯1997；格里菲思和芬顿2000）在此基础上，将非线性有限元方法结合起来，采用随机现场生成技术。调用这个方法，在这里“随机有限元法”（RFEM）完全占相关和平均的空间，是一个强大的斜坡，不需要先假设稳定性分析工具与失效机制的形状或位置有关。
为了提出并证明这种方法的好处，本文用简单和更高级的方法研究了概率稳定性粘性边坡的特征，初步研究了边坡的使用情况，简单的概率概念和经典的边坡稳定性技术；其次是对空间关联作用和当地的平均的研究，最后给出了结果。全面RFEM方法，在可能的情况下，在这里将失效概率与传统方法进行比较，安全系数（）这将从图表中得到经典的极限平衡方法。
考虑中的斜坡称为“测试问题”，如图1所示，由未排水的粘土和剪切所组成，强度参数和。在本研究中，斜坡倾向和维度由B，H,，D和饱和的组成。土壤的单位重量保持不变，而不排水剪切强度被假定为一个随机变量，在一般性的情况下，不排水的抗剪强度将是无量纲形式C, C5/（）。
抗剪强度的概率描述
在本研究中，假设剪切强度C为特征值，根据对数正态分布，由均值对数正态分布的概率密度函数，还有一个标准差，是，Dalhousie Univ.哈利法克斯（科罗拉多大学地质力学研究中心的教授，加拿大工程数学教授）提出的。
图1 粘性斜坡测试问题
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