基于Monte-Carlo模拟的岩村滑坡稳定可靠度研究及其程序开发(上)

【 关键词】Ｍｏ ｔ Ｃ ｒ 模拟；滑坡；稳定性分析；可靠度分析；程序开发 ｎ —ａｏ ｅ ｌ
１ 引言
传 统 的滑 坡稳 定 性分 析 通 常采 用 定值 分 析 法， 工程 中应用 较 多 的有 费伦 纽 斯法 、毕 肖普 法 、简 布法 以 及传 递 系数法 等 。定 值 分析 法是 以经 验 确 定 的安全 系数 Ｋ为度 量指 标， 为结构 的 安全 储备 ， 乎可 以确 保 作 似
工程地质计算机Ｉ 用 应
２０ 年 ０８
第４ 期
总 ５ 期 ２
基于 Ｍ ｎ ｅＣ ｒ ｏ模拟 的岩村滑坡稳定可靠度研究 ｏ ｔ－ ａ １ 及其程序 开发 （ ） 上
丁月双 程江涛 ２马志刚
（ ，成 都 理工 大学 四川 成都 ６ ０５ ） １ １０９ （ ，中 国地质 大 学 武 汉 ４ ０ ７ ） ２ ３０ ４
从 滑坡 的实 际工 作机 理 出发 ， 原 有 定值 分析 计 算 的基础 上 ， 已经 建 立 的滑 坡 稳定 性系 数 计算 公 式 在 将 根据荷 载效应 与抗 力 的关系 ， 进行适 当的变换 ， 立基 于各种 分析 方法 的极 限状态 方程 。 建
２ ３蒙特卡 罗法基本原理 ．
蒙特 卡罗法 ， 称 随机 抽 样技 巧法 或统 计试 验法 ， 目前 结构 可靠 度计 算 中， 被 认为 是一种 相对 精确 又 在 它 的方法 ，其基本 原 理如 下 ： 由概 率定义 知 ， 某事 件 的概 率可 以用 大量 试验 中该 事件 发生 的频 率来 估算 ， 当样 本容量 足够 大时， 以认 为 该事件 的发 生频率 即为其概 率 。因此， 以先 对影 响其 可靠度 的 随机 变量 进行 大 可 可 量 的随机 抽样 ， 然后 把这 些抽 样值 一 组一 组地代 入 功 能函数 式， 定 结构 是否 失效 ， 后从 中求 得结 构 的失 确 最
在可靠性计算时常常可忽略， 将重度 Ｙ 作为确定性变量来处理不会带来过大的误差。因而一般可选取 Ｃ １ 、（ ，
作 为基 本 随机 变量 进行 研 究， 仅考 虑 Ｃ 的 随机变 异 性影 响 。 、
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工程地质计算机应用
２２极限状态方程的建立 ．
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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用 Ｅ ｃ ｌ内嵌 的 Ｖ Ａ语 言编 写 了滑坡 稳 定性 分析 及 蒙特 卡 罗模 拟程 序 。利用 编 写 的程序 对 四种不 同稳定性 ｘｅ Ｂ
计 算 方法 下 的岩村 滑坡 稳 定性 进 行 了对 比分 析 ，同时结 合蒙 特 卡罗模 拟 研 究 了岩 村 滑坡 在两 种 不 同工况 下
的稳 定性及 其 破坏 概 率 ，根据 结 滑坡 的 工程 地质 条件 结 合剩 余 推力 曲线 ，提 出 了相 应 的滑坡 治 理建 议 。
２滑坡 稳定可靠度分 析方法
２ １ 随机 变量 变异 性分 析 ． 影响 滑坡 稳 定 的 因素较 多， 从 各种 研 究 表 明， 影 响滑 坡 稳 定 的诸 要素 中 ， 但 在 对滑 坡 稳 定可 靠度 分 析成 果 影 响最 大 的主要 是岩 土 体 的抗 剪强 度指 标 粘聚 力 Ｃ和 内摩 擦 角 。 而岩 土 体 的重度 Ｙ因其 变异 系数 较 小，
于不稳定状态 。同时，利用编写 的蒙特 卡罗模拟程序对岩村滑坡在 两种 不同工况下的破坏概率进行 了分析 ，根据
误差分析原理确 定了滑 坡的稳定性系数及其破坏 概率 ，并将模 拟结果与定值分析法进行 比较 ，发现概率分析法与
定值分析法具有较好 一致性。最 后根据滑坡 的工程地质 条件以及剩余推力 曲线 ，提出采用抗滑桩 、削方 以及地表 截排水 的综合 治理措施 。
工程结构 的 “ 可靠性” 。实际上， 它忽略了荷载效应 （ 滑动力矩） 及抗力 （ 抗滑力矩） 计算中各要素实际存在的
随机 性 对 工 程 结构 安 全 性 的 影 响， 与滑 坡 稳 定 的 实 际工 作 状态 不 符 ， 因而 所 得稳 定 性 系 数 并不 能真 正反 映 滑坡 稳 定 的安全 水平 。如 果在 分 析 中能 从滑 坡 的实 际工 作机 理 出发 ， 用基 于概 率 统计 思想 的可 靠度 理论 ， 采 充分 考 虑 由于 各种 计 算参 数 的 随机 变 异性 和计 算 模 型不 确 定性 对 滑坡 稳 定性 的影 响， 滑 坡稳 定性 问题 作 把 为一 个 随机过 程 看待 ， 行滑 坡稳 定 可靠 度研 究， 理 论上和 工 程 实践 中都 有重 要 的价值 。 进 在 近 年 来， 着 计 算 机 的 普 及 ， 蒙特 卡 罗 模 拟 法 得 到 了广 泛 的 发展 和 应 用 ， 随 使 已成 为普 遍 应 用 于 自然科 学 、工程 技术 和 国 民经 济各领 域 的 有效 方法 之 一 。基 于 以上考 虑 ，本文 以岩村 滑坡 稳 定可靠 度 分析 为例 ， 对 其 抗剪 强度 参 数 的概 率模 型进 行 了研 究 ，并结 合 滑坡 反演 分 析确 定 了用 于定值 计 算 的抗 剪强度 参 数标准 值 。在 此基 础 上 ，根据 费伦 纽 斯法 、毕 肖普法 、简 布 法 、传 递 系数 法 以及 蒙特 卡 罗模拟 法 的基本 原 理 ，运
【 摘要 】以岩村滑坡稳析定 性分析与可靠度分为例 ，通过统计分析 结合滑坡 反演 分析确定 了滑坡滑带土抗剪 强度
参数特征值 ，同时根据 蒙特卡罗模拟基本原 理，结合传递系数法建立 了滑坡 可靠度分析状态函数 ，并运用 Ｅ ｃ ｌ ｘ ｅ
内嵌 的 Ｖ Ａ语 言开发了基于图形用户界面 的滑坡 稳定性分析程序及 蒙特 卡罗模拟 程序 。在此基础上 ，运用 费伦纽 Ｂ 斯法 、毕 肖普法 、简布法 、传递系数法 四种 不同稳定性计算方法对岩村滑坡在 两种不 同工况下的稳定性进行 了对 比分析 ，发现传递系数 法所 得稳定性系数最大 ，其次 是毕 肖普法，费伦 纽斯法和简布法 ，且滑坡在雨季工况下处