基于多种计算模型的边坡失效概率估算方法及设备技术

本申请提供了一种基于多种计算模型的边坡失效概率估算方法及设备，该方案综合了边坡的极限平衡法和强度折减法来实现对边坡稳定性的评估，从解析运算与数值模拟这两个方向解决边坡安全性问题，利用串联系统整合了两种计算模型的结果，使边坡的稳定性评估更加有保障，并且考虑岩土参数的随机性波动，以失效概率的形式量化边坡的稳定性，量化方式更易于理解。解。解。

【技术实现步骤摘要】
基于多种计算模型的边坡失效概率估算方法及设备


[0001]本申请涉及边坡稳定性评估
，尤其涉及一种基于多种计算模型的边坡失效概率估算方法及设备。

技术介绍

[0002]实际工程中广泛地存在着多级非均质边坡的情况，经常面临估算边坡稳定性的情况，如何合理地保证施工期间边坡的安全是基坑开挖过程中需要重点考虑的问题。目前较为常见的边坡稳定性评价是通过极限平衡法(Limit Equilibrium Method，简称LEM)和强度折减法(Strength Reduction Method，简称SRM)来实现。其中，极限平衡法是假定坡体为刚体，不考虑岩土体本身的应力
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应变关系。对于单层的均质边坡，该法可以较为准确地搜索到最危险滑动面，但是对于多层的非均质边坡的判定一般需要进行简化处理，如加权平均法等。而另外一种较为实用的方法是基于数值模拟的强度折减法，该方法在处理多层边坡时可以利用有限单元法或者有限差分法对土层进行分析，该方法以强度折减系数作为边坡稳定的判定指标，能够较为灵活地处理非均质边坡的稳定性问题。
[0003]然而，目前对于极限平衡法与强度折减法的具体实施是独立进行的，两种方法分别基于不同的原理实现边坡稳定性的评估。由于边坡工程具有很强的综合性，大多数边坡工程中的分析计算存在大量的不确定因素，单独使用其中的一种方式往往无法获得较为可靠的评估结果。而目现有技术中也没有一种基于两种模式进行综合评估的方式，如何将两种模式结合起来还需进一步探讨与深化。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种基于多种计算模型的边坡失效概率估算方法及设备，以解决现有的边坡稳定性评估方式准确性不足的问题。
[0005]为实现上述目的，本申请实施例提供了一种基于多种计算模型的边坡失效概率估算方法，其特征在于，所述方法包括：
[0006]获取边坡的土层参数，根据所述土层参数随机生成样本点，所述样本点的组数和维数基于本次处理所采用的数值拟合方法确定；
[0007]将所述样本点分别采用极限平衡法和强度折减法对边坡进行建模计算，获取每组样本点对应的第一安全系数和第二安全系数，其中，所述第一安全系数为基于极限平衡法计算获得的安全系数，所述第二安全系数为基于强度折减法计算获得的安全系数；
[0008]将所述样本点以及对应的第一安全系数代入所述数值拟合方法的函数，计算所述第一待定系数，并基于所述第一待定系数，获取拟合后的极限平衡法的第一极限功能函数，同时将所述样本点以及对应的第二安全系数代入所述数值拟合方法的函数，计算所述第二待定系数，并基于所述第二待定系数，获取拟合后的强度折减法的第二极限功能函数；
[0009]将所述第一极限功能函数和所述第二极限功能函数组成串联系统，并通过蒙特卡洛模拟的方式对所述串联系统进行估算，获取边坡失效概率。
[0010]进一步地，获取边坡的土层参数，根据所述土层参数生成随机的样本点，包括：
[0011]获取边坡的土层参数，根据所述土层参数的均值、标准差和概率模型随机生成样本点。
[0012]进一步地，所述样本点的组数和维数基于本次处理所采用的数值拟合方法确定，包括：
[0013]采用响应面法或随机响应面法对边坡进行样本点设计，确定样本点的组数和维数。
[0014]进一步地，将所述样本点分别采用极限平衡法和强度折减法对边坡进行建模计算，获取每组样本点对应的第一安全系数和第二安全系数，其中，所述第一安全系数为基于极限平衡法计算获得的安全系数，所述第二安全系数为基于强度折减法计算获得的安全系数，包括：
[0015]将所述样本点分别代入理正深基坑计算软件和ABAQUS数值仿真软件，对边坡进行建模计算，获取每组样本点对应的第一安全系数和第二安全系数，其中，所述第一安全系数为基于极限平衡法计算获得的安全系数，所述第二安全系数为基于强度折减法计算获得的安全系数。
[0016]进一步地，将所述样本点以及对应的第一安全系数代入所述数值拟合方法的函数，计算所述第一待定系数，并基于所述第一待定系数，获取拟合后的极限平衡法的第一极限功能函数，同时将所述样本点以及对应的第二安全系数代入所述数值拟合方法的函数，计算所述第二待定系数，并基于所述第二待定系数，获取拟合后的强度折减法的第二极限功能函数，包括：
[0017]将所述样本点以及对应的第一安全系数代入响应面法或随机响应面法的函数，计算所述第一待定系数，并基于所述第一待定系数，获取拟合后的极限平衡法的第一极限功能函数，同时将所述样本点以及对应的第二安全系数代入响应面法或随机响应面法的函数，计算所述第二待定系数，并基于所述第二待定系数，获取拟合后的强度折减法的第二极限功能函数。
[0018]进一步地，通过蒙特卡洛模拟的方式对所述串联系统进行估算，获取边坡失效概率，包括：
[0019]生成蒙特卡洛模拟的模拟样本点；
[0020]将所述模拟样本点分别输入所述串联系统中的第一极限功能函数和第二极限功能函数，获取第三安全系数和第四安全系数；
[0021]将所述第三安全系数和第四安全系数，分别与预设的安全系数阈值进行比较；
[0022]若第三安全系数或第四安全系数低于所述安全系数阈值，则将对应的模拟样本点标记为失效样本点；
[0023]根据所述失效样本点和模拟样本点的数量，确定边坡失效概率。
[0024]进一步地，根据所述失效样本点和模拟样本点的数量，确定边坡失效概率，包括：
[0025]按照以下公式计算边坡失效概率：
[0026][0027]进一步地，所述安全系数阈值为边坡安全规范中的数值或边坡达到力学平衡时的数值。
[0028]进一步地，所述土层参数包括土体重度、弹性模量、内摩擦角和黏聚力。
[0029]基于本申请的另一方面，还提供了一种基于多种计算模型的边坡失效概率估算设备，其中，该设备包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行计算机程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发所述设备执行所述基于多种计算模型的边坡失效概率估算方法。
[0030]相较于现有技术，本申请实施例提供的基于多种计算模型的边坡失效概率估算方案中，首先获取边坡的土层参数，根据所述土层参数随机生成样本点，然后将所述样本点分别采用极限平衡法和强度折减法对边坡进行建模计算，获取每组样本点对应的第一安全系数和第二安全系数；将所述样本点以及对应的第一安全系数代入所述数值拟合方法的函数，计算所述第一待定系数，并基于所述第一待定系数，获取拟合后的极限平衡法的第一极限功能函数，同时将所述样本点以及对应的第二安全系数代入所述数值拟合方法的函数，计算所述第二待定系数，并基于所述第二待定系数，获取拟合后的强度折减法的第二极限功能函数；将所述第一极限功能函数和所述第二极限功能函数组成串联系统，并通过蒙特卡洛模拟的方式对所述串联系统进行估算，获取边坡失效概率。由此，本申请的方案综合了边坡的极限平衡法和强度折减法来实现对边坡稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多种计算模型的边坡失效概率估算方法，其特征在于，所述方法包括：获取边坡的土层参数，根据所述土层参数随机生成样本点，所述样本点的组数和维数基于本次处理所采用的数值拟合方法确定；将所述样本点分别采用极限平衡法和强度折减法对边坡进行建模计算，获取每组样本点对应的第一安全系数和第二安全系数，其中，所述第一安全系数为基于极限平衡法计算获得的安全系数，所述第二安全系数为基于强度折减法计算获得的安全系数；将所述样本点以及对应的第一安全系数代入所述数值拟合方法的函数，计算所述第一待定系数，并基于所述第一待定系数，获取拟合后的极限平衡法的第一极限功能函数，同时将所述样本点以及对应的第二安全系数代入所述数值拟合方法的函数，计算所述第二待定系数，并基于所述第二待定系数，获取拟合后的强度折减法的第二极限功能函数；将所述第一极限功能函数和所述第二极限功能函数组成串联系统，并通过蒙特卡洛模拟的方式对所述串联系统进行估算，获取边坡失效概率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取边坡的土层参数，根据所述土层参数生成随机的样本点，包括：获取边坡的土层参数，根据所述土层参数的均值、标准差和概率模型随机生成样本点。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述样本点的组数和维数基于本次处理所采用的数值拟合方法确定，包括：采用响应面法或随机响应面法对边坡进行样本点设计，确定样本点的组数和维数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述样本点分别采用极限平衡法和强度折减法对边坡进行建模计算，获取每组样本点对应的第一安全系数和第二安全系数，其中，所述第一安全系数为基于极限平衡法计算获得的安全系数，所述第二安全系数为基于强度折减法计算获得的安全系数，包括：将所述样本点分别代入理正深基坑计算软件和ABAQUS数值仿真软件，对边坡进行建模计算，获取每组样本点对应的第一安全系数和第二安全系数，其中，所述第一安全系数为基于极限平衡法计算获得的安全系数，所述第二安全系数为基于强度折减法计算获得的安全系数。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐铁峥，刘旭，龚济平，胡小波，吴锋，吴心怡，李胜林，王雷，贾涛，
申请(专利权)人：中交上海三航科学研究院有限公司中交上海港湾工程设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：