膨胀土边坡的非线性有限元可靠度分析方法研究

膨胀土边坡失稳事故数量多、危害大、复杂程度高，研究膨胀土边坡的破坏机理并对其进行风险分析是当前迫切需要解决的问题。本项目以膨胀土边坡为研究对象，通过室内外试验、理论分析及数值计算等多种手段，深入研究膨胀土边坡的非线性有限元可靠度分析方法。重点研究对非饱和膨胀土的抗剪强度及水力学性质等参数进行概率统计分析的方法，得出其概率分布规律；从微观角度来解释宏观参数的变异性。研究考虑降雨入渗及裂隙影响的膨胀土边坡一阶可靠度分析方法及智能响应面法。一阶可靠度分析方法中采用直接微分法，推导考虑固液耦合作用的有限元控制方程及其微分形式；智能响应面法中通过定义误差函数，研究对定值法有限元软件的调用机制及智能响应面法的算法。研究膨胀土边坡系统可靠度分析方法。编写膨胀土边坡的非线性有限元可靠度分析程序。研究膨胀土边坡的变形破坏机理，对其进行可靠度分析及风险评价，为膨胀土边坡及一般非饱和土边坡的防治提供理论指导。

摘要：膨胀土边坡失稳事故数量多、危害大、复杂程度高，研究膨胀土边坡的破坏机理并对其进行风险分析是当前迫切需要解决的问题。本项目以膨胀土边坡为研究对象，通过室内外试验、理论分析及数值计算等多种手段，深入研究膨胀土边坡的非线性有限元可靠度分析方法。基于试验研究，测得了膨胀土的基本土性参数、强度参数及不同含水率条件下的基质吸力，研究了土水特征曲线的拟合方法，分析了拟合模型及拟合方法对土水特征曲线拟合参数的影响，得到了膨胀土基本土性参数、强度参数及土水特征曲线参数的概率统计特征。研究了考虑降雨入渗条件下膨胀土边坡一阶可靠度分析方法及智能响应面法，得到了膨胀土边坡的可靠度与降雨强度、历时、膨胀土的强度参数及水力参数间的关系，对膨胀土边坡进行了时变可靠度分析。在智能响应面法的研究中，分析了径向基函数网络（RBFN）及支持向量机（SVM）的实质，分别给出了基于RBFN及SVM的功能函数的显式表达式及功能函数对基本变量导数的显式表达式，分析了基于RBFN及SVM的智能响应面法的区别及联系。研究了边坡稳定的系统可靠度分析方法。编写了膨胀土边坡的非线性有限元可靠度分析程序。