基于指示模拟和序贯高斯模拟的滑坡非确定性评价方法

技术领域

本发明属于土建技术领域，具体涉及基于指示模拟和序贯高斯模拟的滑坡非确定性评价方法。

背景技术

岩土力学参数具有明显的空间变异性，是岩土工程中主要的不确定性因素，对岩土工程构筑物的安全性具有重要的影响。其中，随机有限元法是目前常用的非确定性分析方法，其关键在于岩土力学参数随机场的生成。

现有的非确定性分析方法往往没有充分利用已有地质勘探得到的有限信息，从而建立的随机场与实际工程具有重大的出入，非确定性分析的结果可靠性不高。

发明内容

发明目的：本发明目的在于提供基于指示模拟和序贯高斯模拟的滑坡非确定性评价方法，该方法充分考虑了岩土力学参数的不确定性及有限的现场勘探数据，能够得出更加符合实际的滑坡参数场，因此分析的结果更加符合实际。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明的基于指示模拟和序贯高斯模拟的滑坡非确定性评价方法，包括如下步骤：

(1)根据地质勘探结果确定岩土力学参数的空间变异性；

(2)根据地质勘探的钻孔揭露滑面的情况利用指示模拟构建含滑带的地质模型；

(3)根据钻孔岩土芯的物理力学性质及其位置，结合序贯高斯模拟构建岩土力学参数随机场；

(4)根据构建的含滑带和岩土力学参数的随机场构建有限元计算模型；

(5)根据构建的有限元模型求得滑坡的安全系数和失稳概率。

进一步地，所述的步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中，非确定性有限元模型分别采用指示模拟和序贯高斯模拟生成含滑面、土石混合结构且考虑有限钻孔信息的岩土力学参数随机场。

进一步地，所述的步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中，基于指示模拟和序贯高斯模拟的随机场生成方式，实现二维、三维参数随机场的生成。

进一步地，所述的步骤(2)中，滑带位置的确定方法为根据钻孔揭露的滑带位置，利用指示模拟的方式，确定研究区域滑带的可能分布情况。

进一步地，所述的步骤(3)中，岩土力学参数场的构建方式为，利用钻孔岩土芯的物理力学参数及岩土样的深度结合高斯序贯模拟构建岩土力学参数随机场。

进一步地，所述的步骤(5)中，求解临界状态失稳概率的方式为采用蒙特卡洛方法，进行多次有限元模拟，得到滑坡的安全系数及失效概率。

有益效果：与现有技术相比，本发明充分考虑了岩土力学参数的不确定性，并且充分利用了钻孔揭露的滑带位置及得到的钻孔岩土芯的物理力学性质，使建立的岩土力学参数随机场更符合工程实际，从而滑坡风险分析的结果更具有实际意义，能够为工程技术人员提供更科学的评判标准。本发明提出了基于指示模拟和序贯高斯模拟的滑坡非确定性评价方法，该方法能够充分考虑现有的地质勘探的结果，可以根据钻孔揭露的滑带的情况，借助指示模拟建立含滑带的非确定性分析模型，另外再根据现有钻孔岩土芯的物理力学性质，借助序贯高斯模拟建立参数随机场，这样使建立的计算模型更加符合工程实际，从而进行的非确定性分析的结构可信度更高。

附图说明

图1为本发明基于指示模拟和序贯高斯模拟的滑坡非确定性评价方法简要流程图；

图2为滑坡计算模型；

图3为利用序贯高斯模拟生成的内摩擦角随机场。

具体实施方式

下面结合附图和一个二维滑坡钻孔未揭露滑带的实例对本发明的技术方案作进一步说明。

基于指示模拟和序贯高斯模拟的滑坡非确定性评价方法，包括如下步骤：

(1)根据地质勘探结果确定岩土力学参数的空间变异性；

(2)根据地质勘探的钻孔揭露滑面的情况利用指示模拟构建含滑带的地质模型；

(3)根据钻孔岩土芯的物理力学性质及其位置，结合序贯高斯模拟构建岩土力学参数随机场；

(4)根据构建的含滑带和岩土力学参数的随机场构建有限元计算模型；

(5)根据构建的有限元模型求得滑坡的安全系数和失稳概率。

步骤(2)中滑带位置的确定方法为根据钻孔揭露的滑带位置，利用指示模拟的方式，确定研究区域滑带的可能分布情况。

步骤(3)中岩土力学参数场的构建方式为，利用钻孔岩土芯的物理力学参数及岩土样的深度结合高斯序贯模拟构建岩土力学参数随机场。

步骤(5)中求解临界状态失稳概率的方式为采用蒙特卡洛方法，进行多次有限元模拟，得到滑坡的安全系数及失效概率。

实施例

如图1，本发明的基于指示模拟和序贯高斯模拟的滑坡非确定性评价方法，包括如下步骤：

(1)获取岩土力学参数的区间范围及区间分布规律；

图2为水动力型滑坡计算模型，其粘聚力区间为[12 18]kPa，内摩擦角取值区间为[17 23]°。

(2)根据序贯高斯模拟建立岩土力学参数随机场；

根据岩土力学参数的空间变异性，图3为利用序贯高斯模拟生成的内摩擦角随机场，颜色的深浅代表内摩擦角数值的大小；

构建非确定性有限元分析模型；

(3)求得滑坡的安全系数及失效概率；

采用蒙特卡洛方式对非确定性模型进行模拟，当模拟次数足够多时该模型的失效概率保持稳定，通过10000次模拟可得：其安全系数为1.20失效概率为25％。