基于改進(jìn)Monte-Carlo方法的土石壩壩坡穩(wěn)定可靠度分析研究.pdf

1、土石壩安全性態(tài)分析中壩坡穩(wěn)定是其中一個(gè)傳統(tǒng)的有難度而富有挑戰(zhàn)性的重要研究領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)值模擬方法的優(yōu)勢(shì)變得越來(lái)越明顯；Monte-Carlo方法的思想作為一種數(shù)值模擬的類(lèi)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，在二戰(zhàn)時(shí)期第一次被應(yīng)用于核物理試驗(yàn)中。結(jié)構(gòu)可靠度分析理論能夠更加深刻、準(zhǔn)確和真實(shí)的描述結(jié)構(gòu)的失效模式與失效概率之間的關(guān)系。基于上述背景，本文建立了Hammersly一致點(diǎn)抽樣Monte-Carlo模型，針對(duì)土石壩的壩坡穩(wěn)定可靠度問(wèn)題，該

2、模型能夠提供更加高效的進(jìn)行數(shù)值模擬，同時(shí)，能夠減小數(shù)值模擬結(jié)果的誤差；文中最后對(duì)對(duì)模型中參數(shù)敏感度進(jìn)行分析，探求其參數(shù)的規(guī)律變化。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　　(1)建立了土石壩在穩(wěn)定滲流工況下的壩坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)率計(jì)算模型。采用Hammersly一致點(diǎn)抽樣Monte-Carlo模擬方法建立求解模型，以某水庫(kù)為例，計(jì)算了壩坡失穩(wěn)破壞的失效概率，同時(shí)，與拉丁超立方、JC法模型的計(jì)算結(jié)果等進(jìn)行對(duì)比。從計(jì)算結(jié)果上看，計(jì)算的最終結(jié)果略有不同，但

3、數(shù)值相差不明顯；從模型運(yùn)行效率上看，一致點(diǎn)抽樣的收斂速度大大優(yōu)于傳統(tǒng)Monte-Carlo方法的收斂速度；從誤差理論上看，一致點(diǎn)抽樣Monte-Carlo方法應(yīng)當(dāng)比其他方法更接近真實(shí)值。說(shuō)明Hammersly一致點(diǎn)抽樣Monte-Carlo方法有一定的優(yōu)越性。
　　(2)建立了灰色關(guān)聯(lián)度模型。對(duì)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、ψ、容重γ三種參數(shù)的變異系數(shù)對(duì)壩坡穩(wěn)定的影響因素進(jìn)行了敏感度分析、得出關(guān)聯(lián)度排序；結(jié)果表明對(duì)于本例的均值土壩土的抗剪強(qiáng)

4、度指標(biāo)中內(nèi)摩擦角ψ的變異系數(shù)變化值對(duì)壩坡穩(wěn)定影響較其他因素權(quán)重較大。
　　(3)在不同工況下，將結(jié)構(gòu)失效概率與結(jié)構(gòu)安全系數(shù)進(jìn)行比較。結(jié)果表明安全系數(shù)與失效概率呈反比，符合一般經(jīng)驗(yàn)，但在地震工況下游壩坡安全系數(shù)最小，但失效概率卻并非最大；說(shuō)明失效概率與安全系數(shù)具有一定的相關(guān)關(guān)系，但并非可以說(shuō)安全系數(shù)越大，表明壩坡越安全；同時(shí)，在敏感度分析中參數(shù)變異值越大，壩坡穩(wěn)定失效概率顯著增大，從側(cè)面說(shuō)明了某些安全系數(shù)較高的壩坡理論上也會(huì)產(chǎn)生失效