变异系数对于边坡安全系数的影响

变异系数对于边坡安全系数的影响在边坡稳定性分析中，一般采用安全系数来衡量边坡的稳定性，并根据安全系数采取相应的边坡治理措施，因此边坡的安全系数取值大小对于边坡安全，工程效益有着直接影响。而由于参数变异，对于安全系数的取值存在不确定性。在这种情况下，文章将结合一组滑坡数据利用蒙特卡罗数值模拟方法进行了计算并与一般的设计计算结果进行了对比，探讨了参数变异对于滑坡安全系数的影响。关键词：边坡安全系数影响因素变异系数蒙特卡罗中图分类号：文献标识码：A0引言因为滑坡安全系数的选取直接关系到设计者的思路，关系到工程的成本和安全。所以对边坡稳定分析中，考虑到各种不确定因素对于边坡安全系数的影响，对于工程具有重要意义。目前由于现场取样在试验过程中出现的数据分散及变异，对于安全系数会产生一定影响，这可能会在一定程度上影响了安全系数的安全度。1变异系数在边坡稳定分析中，安全系数实质上是边坡下滑力与滑裂面所能提供的有效阻力的比值，即与土的抗剪强度直接相关。而土的粘聚力c和内摩擦角是确定土体抗剪强度的关键指标。土的抗剪强度指标，在室内可以用直剪试验，三轴试验和无侧限抗剪强度试验等得到，在野外还可以用十字板剪切试验取得。在土的取样和试验过程中，难免会对试样产生扰动，不同的方法得到的指标会有差别。也就是说由于在土工参数的确定过程中会存在一定的变异系数，它是广泛存在于各种工程勘察设计之中的。Meyerhof(1977)将土工设计中的作用和抗力的变异系数按大小分为以下5类：小于0.1者为“很低”；0.1~0.2者为“低”；0.2~0.3者为“中等”；0.3~0.4者为“高”；大于0.4者为“很高”。多年实践经验表明，土工参数的变异系数大体上属于“中等”到“高”的类型[1]，即变异系数在0.2~0.4之间。2物理模型和分析方案2.1物理模型和计算参数不妨结合某组滑坡数据,来计算变异系数在此范围内时对安全系数的影响，分别取变异系数为0.2和0.4的两组数据来计算上下限。第一组数据为；；第二组数据为；。滑坡岩土物理力学参数建议值如下：滑坡体天然密度21.5，滑坡体饱和密度23.5。并且根据不同岩土材料的渗透性质，再结合滑坡不同部位岩性的不同可以确定滑坡体的渗透系数取0.60，滑床2.5，滑动带0.001。另外，根据浸润线确定的有关标准[2]确定浸润线。2.2分析方法根据该滑坡的工程地质条件及滑坡的特征分析，该滑坡可采用剩余推力法进行稳定性计算。在应用此方法进行计算时，视岩土体为刚体，以平面二维课题来处理，即沿滑面走向取单位宽度的滑体进行计算，不考虑两侧滑体的摩擦力及其之间的挤压力。在考虑重力、静（动）水压力和地震力作用的情况进行稳定性计算。计算时分别利用蒙特卡罗随机模拟计算方法和一般的工程设计计算方法进行计算，将得到的结果进行对比分析以得出结论。3稳定性分析由于各种参数的随机性、测试的误差、地质体的不均匀性、外界因素变化的随机性等特点，上述影响滑坡稳定性系数的各参数从严格意义上来说，均是随机变量，因而，K也就成为一个具有一定破坏概率Pf的随机分布函数。蒙特卡罗随机模拟是依据参数的分布类型，产生[0，1]区间的均匀分布随机数，再经变换来实现。对于大多数服从正态分布的参数模拟，采用如下抽样与变换公式[3]：由表1提供的滑坡体的C、的均值σ、方差μ，利用C++语言结合上式编程以对其进行60000次的随机模拟，使用random(0,1)语句产生两组各60000个随机数，再结合上式相对应可得到各60000个的值，然后记入两个数组，再将这两个数组用于下面的稳定系数求解程序。以此可以利用C++语言按照传统的滑坡稳定性计算公式编程就可以计算出得到60000组稳定性系数FS值。接着采用分布统计方法对计算的N组稳定性系数FS的分布情况予以分区间统计可得到变异系数为0.2时统计概率大于等于50%的稳定系数为1.6517；变异系数为0.4时统计概率大于等于50%的稳定系数为1.6798。而只采用C、的样本均值σ作为标准值进行计算时算得的稳定系数为1.6150。4结论经过对比计算可知,在忽略参数变异性的情况下,稳定系数计算成果偏小约2.2222%到3.8576%,因而系数变异会对于稳定系数造成不良影响约2%到4%。[1]张在明.对我国现行岩土工程规范的几点看法