【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及边坡工程评估的，具体涉及一种边坡可靠度的高效分析和风险评估方法及系统。
技术介绍
1、岩土工程中土体参数表现出很强的空间变异性，是土体不确定性的主要来源。在边坡可靠度分析和设计中考虑该空间变异性已成为业界共识。然而，在考虑土体参数的空间变异性时，边坡的系统失效概率评估变得非常复杂。为了考虑土体参数的空间变异性，往往需要大量(动辄成百上千)的随机变量来模拟土体参数随机场，随之而来的“维度灾难”问题给边坡系统可靠度分析带来了巨大的挑战。
2、同时，由于随机场离散带来的“维度灾难”问题，传统基于半解析理论的可靠度分析方法(例如一次可靠度方法，一次二阶矩方法等)应用比较有限。尽管可以在滑动面上进行局部平均减少可靠度分析时随机变量的个数，但该方法只考虑单一失效模式，没有将边坡视为一个由无数潜在滑动面串联而成的系统，计算得到的失效概率偏小。考虑多个重要失效模式的代表性滑动面方法降低了边坡系统可靠度分析的复杂度，但在土体参数的随机场模型下，该方法往往需要采用蒙特卡洛模拟进行相关性分析和可靠度分析。同时，既有研究大都根据蒙特卡洛模拟结果统计边坡失效风险，采用代表性滑动面方法对边坡失效风险进行评估的研究比较欠缺。
3、整体而言，目前的分析方法从边坡建模到识别代表性滑动面，再到系统可靠度分析和失效风险评价这一过程花费的时间较长，无法满足边坡可靠度设计的需求。
技术实现思路
1、为解决上述背景中的技术问题，本专利技术旨在提供一种边坡可靠度的高效分析和风险评估方法，将
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种边坡可靠度的高效分析和风险评估方法，其特征在于，步骤包括：
3、获取待分析边坡的基本参数，所述基本参数包括边坡计算模型和土层参数；
4、基于所述基本参数，搜索边坡的代表性滑动面；
5、对所述代表性滑动面进行分析，得到分析结果；
6、基于所述分析结果，计算边坡系统失效概率；
7、基于所述边坡系统失效概率和代表性滑动面，完成对边坡失效风险的评估。
8、优选的，搜索所述代表性滑动面的方法包括：在所述边坡计算模型的基础上，进行均值条件下的确定性分析，得到初始代表性滑动面；以初始代表性滑动面为起点，结合所述土层参数进行随机搜索，得到所述代表性滑动面。
9、优选的，得到所述分析结果的方法包括：对搜索得到的所述代表性滑动面进行可靠度分析和相关性分析，并按照其对系统失效概率的贡献进行排序，得到排序后的系统失效概率-代表性滑动面数量曲线，排序后的系统失效概率-代表性滑动面数量曲线即为所述分析结果。
10、优选的，得到所述边坡系统失效概率的方法包括：对排序后的系统失效概率-代表性滑动面数量曲线按双曲线收敛模式进行拟合，得到双曲线的渐近线即为最终的边坡系统失效概率，曲线拟合的公式为：
11、
12、式中，a,b,c为拟合待定参数；n为代表性滑动面数量；pf为系统失效概率。
13、优选的，进行所述风险评估的方法包括：计算各代表性滑动面对系统失效概率的贡献程度，将其作为各代表性滑动面滑动体积的权重，计算得到它们的平均数即为边坡失效风险；各代表性滑动面对系统失效概率的贡献程度计算公式为：
14、
15、式中，pf,k为前k个代表性滑动面(排序后)组成的子系统的失效概率；n为代表性滑动面数量；ωi为代表性滑动面si对系统失效概率的贡献程度，边坡失效风险计算公式为：
16、
17、式中，ci为代表性滑动面si对应的滑动体体积，r*为最终评估的边坡失效风险。
18、本专利技术还提供了一种边坡可靠度的高效分析和风险评估系统，所述系统用于实现上述方法，包括：采集模块、搜索模块、分析模块、计算模块和评估模块；
19、所述采集模块用于获取待分析边坡的基本参数，所述基本参数包括边坡计算模型和土层参数；
20、所述搜索模块用于基于所述基本参数，搜索边坡的代表性滑动面；
21、所述分析模块用于对所述代表性滑动面进行分析，得到分析结果；
22、所述计算模块用于基于所述分析结果，计算边坡系统失效概率；
23、所述评估模块用于基于所述边坡系统失效概率和代表性滑动面，完成对边坡失效风险的评估。
24、优选的，所述搜索模块的工作流程包括：在所述边坡计算模型的基础上，进行均值条件下的确定性分析，得到初始代表性滑动面；以初始代表性滑动面为起点，结合所述土层参数进行随机搜索，得到所述代表性滑动面。
25、优选的，所述分析模块的工作流程包括：对搜索得到的所述代表性滑动面进行可靠度分析和相关性分析，并按照其对系统失效概率的贡献进行排序，得到排序后的系统失效概率-代表性滑动面数量曲线，排序后的系统失效概率-代表性滑动面数量曲线即为所述分析结果。
26、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
27、本专利技术提出的边坡可靠度高效分析和风险评估方法采用随机搜索方法高效识别代表性滑动面，并通过局部平均的方法进一步解决考虑土体参数空间变异性时随机变量“维度爆炸”的问题，使得二次可靠度分析方法得以应用，实现了边坡系统可靠度的高效分析。同时，基于识别得到的代表性滑动面及其对边坡系统可靠度的贡献，实现了边坡失效风险的快速评估。本专利技术提供的方法将传统的基于半解析理论的可靠度分析方法应用在考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析中，显著提升边坡可靠度分析的效率，满足工程应用的需求，为推广基于可靠度的边坡设计优化提供了先决条件。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种边坡可靠度的高效分析和风险评估方法，其特征在于，步骤包括：
2.根据权利要求1所述的边坡可靠度的高效分析和风险评估方法，其特征在于，搜索所述代表性滑动面的方法包括：在所述边坡计算模型的基础上，进行均值条件下的确定性分析，得到初始代表性滑动面；以初始代表性滑动面为起点，结合所述土层参数进行随机搜索，得到所述代表性滑动面。
3.根据权利要求1所述的边坡可靠度的高效分析和风险评估方法，其特征在于，得到所述分析结果的方法包括：对搜索得到的所述代表性滑动面进行可靠度分析和相关性分析，并按照其对系统失效概率的贡献进行排序，得到排序后的系统失效概率-代表性滑动面数量曲线，排序后的系统失效概率-代表性滑动面数量曲线即为所述分析结果。
4.根据权利要求1所述的边坡可靠度的高效分析和风险评估方法，其特征在于，得到所述边坡系统失效概率的方法包括：对排序后的系统失效概率-代表性滑动面数量曲线按双曲线收敛模式进行拟合，得到双曲线的渐近线即为最终的边坡系统失效概率，曲线拟合的公式为：
5.根据权利要求1所述的边坡可靠度的高效分析和风险评估方法，其特征在
6.一种边坡可靠度的高效分析和风险评估系统，所述系统用于实现权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，包括：采集模块、搜索模块、分析模块、计算模块和评估模块；
7.根据权利要求6所述的边坡可靠度的高效分析和风险评估系统，其特征在于，所述搜索模块的工作流程包括：在所述边坡计算模型的基础上，进行均值条件下的确定性分析，得到初始代表性滑动面；以初始代表性滑动面为起点，结合所述土层参数进行随机搜索，得到所述代表性滑动面。
8.根据权利要求6所述的边坡可靠度的高效分析和风险评估系统，其特征在于，所述分析模块的工作流程包括：对搜索得到的所述代表性滑动面进行可靠度分析和相关性分析，并按照其对系统失效概率的贡献进行排序，得到排序后的系统失效概率-代表性滑动面数量曲线，排序后的系统失效概率-代表性滑动面数量曲线即为所述分析结果。
...【技术特征摘要】
1.一种边坡可靠度的高效分析和风险评估方法，其特征在于，步骤包括：
2.根据权利要求1所述的边坡可靠度的高效分析和风险评估方法，其特征在于，搜索所述代表性滑动面的方法包括：在所述边坡计算模型的基础上，进行均值条件下的确定性分析，得到初始代表性滑动面；以初始代表性滑动面为起点，结合所述土层参数进行随机搜索，得到所述代表性滑动面。
3.根据权利要求1所述的边坡可靠度的高效分析和风险评估方法，其特征在于，得到所述分析结果的方法包括：对搜索得到的所述代表性滑动面进行可靠度分析和相关性分析，并按照其对系统失效概率的贡献进行排序，得到排序后的系统失效概率-代表性滑动面数量曲线，排序后的系统失效概率-代表性滑动面数量曲线即为所述分析结果。
4.根据权利要求1所述的边坡可靠度的高效分析和风险评估方法，其特征在于，得到所述边坡系统失效概率的方法包括：对排序后的系统失效概率-代表性滑动面数量曲线按双曲线收敛模式进行拟合，得到双曲线的渐近线即为最终的边坡系统失效概率，曲线拟合的公式为：
5.根据权利要求1所述的边坡可靠度的高效分析和风险评...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，郑俊杰，杨文钰，郭逸凡，边晓亚，温佳宁，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。