边坡地层与岩土参数双重变异性定量表征及可靠度分析

摘要

为考虑边坡工程勘察设计中的地层与岩土参数变异性对可靠度的双重影响，采用马尔可夫随机场和岩土参数随机变量模型，建立地层模型参数切向相关性a与抗剪强度变异系数的双重变异性量化表征及可靠度分析方法，构建边坡基本可靠度和设计可靠度评价体系。基于典型工程边坡案例，验证本方法的应用效果，分析双重变异性对该边坡可靠度的影响机制。研究结果表明，该边坡在a=5且δ_c=0.30,δ_φ=0.15时的基本失效概率达到最大值33.79%;而设计失效概率在a=5且δ_c=0.10,δ_φ=0.05时最大，为65.92%。较单独考虑地层变异性时分别增加了约15%与减小了0.3%,较单独考虑参数变异性时分别增加了约148%与50%。在双重变异性作用下，当a=1或δ_c=0.10,δ_φ=0.05时，双重变异性作用对边坡可靠度的降低效应最为显著，且此时基本可靠度对参数变异性的敏感性尤为突出。当a小于3时，岩土参数变异性对边坡基本可靠度与设计可靠度的不利影响小于地层变异性；当a大于3时，岩土参数变异性对边坡设计可靠度的影响较大。当a约为1.7时，边坡设计可靠度随岩土抗剪强度变异性系数的变化趋势发生了明显转变。研究方法与结果可为边坡工程勘察设计与可靠性优化提供参考。

关键词

边坡可靠度 / 地层变异性 / 岩土参数变异性 / 失效概率 / 设计可靠度