RBF神经网络可靠度分析方法在边坡稳定性研究中的应用

针对边坡稳定性可靠度分析,当状态函数无法显式表达且传统计算方法求解复杂问题困难时,提出一种基于ABAQUS和粒子群优化径向基函数神经网络的可靠度分析方法。基于ABAQUS的强度折减方法计算所选随机变量对应的安全系数,利用径向基函数神经网络的数据拟合功能,建立模型并映射出安全系数和随机变量之间的关系,构造响应面功能函数;利用蒙特卡罗生成的大量随机样本代入功能函数得到相应的安全系数,进而计算边坡的失稳概率和可靠度指标来反映边坡稳定性。研究结果表明:相对于传统方法,本文方法计算效率更高、误差更小,适合实际工程应用。     

电解锰渣库失稳概率分析

以流固耦合的极限平衡法为基础,运用了泰勒级数法,对一铺膜防渗锰渣库在不同堆积高度的可靠度和失稳概率进行了计算分析,并参照美国陆军工程兵团对于岩土边坡的失稳概率评价标准,对锰渣库在运行过程中的边坡失稳风险进行了评估。分析表明:铺膜防渗的电解锰渣坝,当沿用常规不防渗尾矿坝设计时,边坡失稳概率过高,应通过增加导渗体数量、降低边坡坡度、放缓渣库上升速度等设计优化措施,降低锰渣库边坡失稳风险;对于影响渣库边坡稳定的重要参数,如抗剪强度、渗透系数、界面抗剪强度等,有必要通过高质量的取样和审慎的试验获得可靠的试验数据,以降低参数的不确定性,进而增加预期安全水平。     

基于模糊随机可靠性的边坡稳定性评价

影响边坡稳定性的因素中包含有很多的不确定性,这些不确定因素既具有随机性也具有模糊性。基于模糊分析理论,建立了模糊随机可靠性分析模型,提出了边坡模糊随机可靠性分析的点估计法,并运用该方法对一露天矿边坡稳定的的可靠性进行分析,通过对影响边坡稳定的各个力学参数进行模糊处理,然后应用统计矩点估计方法估计边坡的安全系数均值和可靠度,得出边坡的失稳概率。这种方法由于考虑到了各个力学参数的模糊性,比较符合客观实际,因而更具有实际指导意义。     

基于响应面法和强度折减法的边坡可靠性计算研究

针对边坡安全系数是隐式函数的特点,提出将有限差分强度折减法和响应面法(RSM)相结合,分析边坡可靠性的方法。采用安全系数、破坏概率及对应的临界滑动面等,作为综合评价边坡稳定性的指标。算例验证表明,笔者提出的计算方法所得结果与其他方法比较接近,且更能反映边坡真实的工作状态。对某钢铁基地工程的昔格达组地层边坡,采用新的计算方法进行可靠度分析,对比研究确定性破坏模式和概率破坏模式中剪应变增量和破坏区的分布。研究结果表明,均值强度较高的边坡岩土体,如果变异系数较大,便仍处于较高风险水平,虽然边坡整体的安全系数满足工程要求;均值安全系数和最小可靠度指标对应的破坏模式也是有差别的。     

地震荷载下露天坑边坡模糊随机可靠度分析

为探讨地震荷载下露天坑边坡的稳定性,结合可靠度分析方法及模糊数学理论对边坡工程的可靠度进行分析。以某露天坑边坡工程为例,利用拟静力法分析地震荷载下影响边坡工程可靠度的各个作用力,进而应用可靠度、模糊数学等理论对边坡工程进行可靠度分析,得到该边坡工程的随机失效概率为0.015 9,模糊失效概率为0.100 1。同时,对黏聚力c和内摩擦因数f的均值和方差进行敏感度分析,可知其取值的变化将对失效概率产生线性影响,其中模糊失效概率的敏感度较低,而随机失效概率的敏感度则相对较高。结果表明,模糊随机可靠度分析结果虽偏于保守,但它考虑不确定性因素的影响,更适用于大型工程的施工。     

尾矿坝边坡土石混合体强度遇水软化的规律研究

为了揭示露天矿土石边坡的稳定性影响因素,开展土石混合体强度遇水软化的试验研究。首先介绍了制作该试样的方法和试样微观结构特点,然后分别对天然和饱和状态的试样开展三轴压缩试验,得到了3种围压的应力-应变曲线,最后分析了试样强度软化的规律和机制。结果表明:由SEM图像显示土石混合体的微观裂隙发育;三轴应力应变曲线经历了线弹性变形、塑性变形和破坏软化3个阶段;饱和试样的峰值强度大幅低于天然状态下的试样,且软化系数随围压增加而减小;土石混合体的强度软化主要是因为试样经过水的入渗后孔隙结构出现不均匀应力,这也是其强度软化的本质原因。     

公路边坡地震失稳规模模糊综合统计评估

针对现有边坡地震危险性评估方法对失稳规模很少提及,且常用于危险性评估的模糊综合决策方法主观性较强的问题,开发一种公路边坡地震失稳规模的模糊综合统计评估方法。基于模糊统计原理,以汶川地震震后调查资料中记载的408个失稳公路边坡为样本,将评估方法各指标的取值范围划分为若干区间,在每个区间分别进行模糊统计,并对模糊统计结果进行曲线拟合,以得到各指标对失稳规模的区间隶属度。然后利用模糊综合决策方法,根据观测值判断失稳规模等级。利用所开发的评估方法评估其他45处公路边坡地震失稳规模,得到的评估结果的准确率为88.6%,表明该方法是有效的。由于没有其他矫正过程,且边坡样本数量相对较少,该方法的准确率尚有提升空间。     

桥式起重机主梁结构多源不确定性混合可靠性分析

为了预测桥式起重机金属结构的可靠度,采用凸模型非概率研究桥式起重机的可靠性,在只知道不确定参量的界限而不知其分布情况的条件下,即可求得各功能函数的可靠度。针对起重机金属结构中存在的不确定性因素并不单一,且是随机性、模糊性和非概率不确定性共同作用的结果,首先基于凸模型计算单一变量的结构可靠度;然后基于主梁结构的加工尺寸、起重量、材料边界条件等不确定性,建立了以主梁金属结构强度、刚度、整体稳定性失效模式的凸模型非概率可靠性分析模型,通过混合可靠性模型求和计算,得到主梁结构的混合可靠度。该模型更加切合实际,从而推导出一种桥式起重机主梁金属结构的混合可靠性计算方法,也建立了一些适用于复杂工程问题的结构可靠性分析方法;最后基于凸模型,针对工程实际中大量存在的"未知但有界"参数的结构可靠性分析问题,通过数值算例验证该混合模型的有效性和实用性,对现有某型号桥式起重机主梁金属结构工况进行了混合模型可靠性分析,结果表明,该可靠性模型意义明确,对模糊信息的处理也比较合理,可作为混合可靠性计算方法的一种补充,用该方法得到的桥式起重机强度、刚度、稳定性混合模型可靠度符合实际情况。     

绿松石尾矿堆场边坡稳定性分析

为了研究尾矿堆场边坡的稳定性及灾害成因,以秦古镇三岔沟绿松石矿区的尾矿堆场边坡作为典型的尾矿边坡研究对象,分析该绿松石尾矿边坡特点及其灾害原因,并建立边坡失稳事故树,得到失稳因素的最小割集。基于极限平衡分析理论和SLIDE软件仿真建模,研究三岔沟山体和矿区尾矿堆场边坡的安全稳定性。依据边坡各级台阶的安全系数和不稳定边坡的位置,不仅可以确定失稳边坡的失效概率,也为采取合理的治理措施提供依据。经分析得到,秦古镇三岔沟绿松石矿区的四级台阶均存在不稳定滑面,尤其是第二、三级台阶的失效概率最大,应及时采取治理措施。     

含多弱层复合边坡滑坡治理三维数值分析

白音华二号矿滑坡区边坡治理工程是针对稳定性差的南帮非工作帮和南排土场构成的复合边坡进行的。滑坡体受多层弱层控制,治理过程中易导致边坡失稳,所以治理工程采取分区开采的条采方案,充分利用边坡治理的三维效应来进行边坡的失稳破坏研究和稳定性分析。选取滑坡区的典型剖面作为研究对象,基于强度折减方法(SRM),应用有限差分FLAC3D软件,在两种开挖条件下,对含多弱层的复合边坡的稳定性规律和破坏机制进行了数值模拟分析,揭示了多弱层对复合边坡的失稳破坏及稳定性的影响。研究结果表明,治理工程中,弱层被揭露一定宽度,滑体沿煤底板弱层水平错动、竖直方向拉裂破坏;随弱层暴露宽度的增加,边坡稳定性明显降低,说明治理边坡具有三维效应;开挖至3-3煤层底板,开挖坡角20°,弱层暴露宽度为400m,边坡的稳定系数刚好达到安全储备系数1.1,建议矿方首选此方案,可以最大限度的回收煤炭资源。     

基于可靠度分析的液化石油气钢瓶试验压力

应用基于概率统计理论的可靠性设计方法，分析了在最苛刻的压力试验条件下，液化石油气钢瓶可接受的静强度最小初始可靠度范围。从控制液化石油气钢瓶在不同工况下最小初始可靠度的角度，对其试验压力进行了探索。     

基于可靠度理论的路堤稳定安全性分析

笔者以可靠度理论为基础 ,考虑路堤土体的非线性特性。运用非线性有限元分析方法 ,与可靠度计算程序结合使用 ,得出应力水平、抗剪强度可靠指标的等值线图 ,从而分析路堤稳定的安全系数和可靠指标。并且提出通过降低c和 φ值的方法 ,得出路堤稳定的安全储备系数。实例结果表明 ,当高填方路堤的设计安全系数接近规范允许值时 ,通过笔者的分析方法可得到满意的结果。笔者的方法对高填方路堤的稳定安全性分析和路堤边坡设计具有重要参考价值。     

某场地边坡稳定分析方法的比较研究*

为了对边坡稳定性分析方法进行研究,以某场地高填方边坡和直立边坡为研究对象,基于Geostudio、理正软件以及ANSYS软件,采用M-P法、Bishop法和强度折减法进行边坡稳定分析。结果表明:高填方边坡安全系数为1.3,为稳定边坡;AB,BC,CD段地块间边坡边坡安全系数依次为0.479,0.410,0.381,基坑边坡安全系数为0.436,均为不稳定边坡;其中,M-P法得到的安全系数偏保守,Bishop法得到的安全系数结果较可靠,强度折减法得到的结果最为理想。研究结果可为边坡稳定性研究与治理提供借鉴。     

大面积连续开采采场整体失稳风险评价与预测

为了研究金川二矿区大面积采场围岩整体的稳定性,根据对采场与地表破坏现象的调查与监测结果提出了大面积采场整体失稳的4种模式,确定了采场稳定性评价指标。设计了13因素3水平的数值正交试验方案,采取最小二乘法进行多元线性回归,获得了4个评价指标的评价函数,利用可靠度理论对各评价指标的采场稳定性可靠度进行分析和风险预测。结果表明,对于采场围岩整体稳定性系统,将4个评价指标以串联形式作为一个整体,计算出采场整体失稳风险概率达11.28%,采场围岩整体失稳有一定的可能性。     

基于GSI露天矿边坡岩体参数的获取与稳定性分析

基于边坡稳定性分析几种数值分析方法的自身特点,对Hoek-Brown强度准则中GSI定量化相关的岩体体积节理数的确定方法进行了探讨研究。以某露天采矿边坡为例,采用三维显式有限差分法进行边坡稳定性数值分析,根据岩体野外现场调查资料和室内岩石试验,结合Hoek-Brown强度准则,使用所探讨的岩体体积节理数确定方法获取了数值计算所用的岩体力学参数,分析了该露采边坡开挖后的稳定性。研究方法有助于同类型露天采矿边坡稳定性防治工作的开展,为矿区安全生产的动态信息化分析提供了决策依据。     

露天矿边坡稳定性的断面形态效应研究

为探究非线性坡面对边坡安全的影响,基于简化Bishop法理论,分析条块自重作用在滑面不同位置时产生的下滑力与抗滑力的数值关系,进而研究坡面形态对稳定性的影响,据此提出边坡的断面形态效应概念;以黑山露天矿边坡为例,通过简化Bishop法与基于强度折减法的数值模拟分别评估原设计坡面与不同外凸度的非线性坡面边坡的稳定性。结果表明:底面倾角αi均存在一个特定的值θ使既定滑面分为抗滑与利滑的2部分;当断面形态差异主要分布在抗滑滑面上时,产生的断面形态效应有利于边坡稳定,反之则反;就露天矿边坡而言,合理的外凸坡面产生的形态效应有利于边坡稳定,其在减少剥离成本上有显著的优势。     

某水电站工程右岸引水发电系统厂房后边坡稳定性三维有限元分析

针对某水电工程坝址区地质条件复杂、开挖步序多的实际情况,采用三维有限元法,分析了某水电工程右岸厂房后边坡的稳定性,得到了边坡开挖卸荷、支护中的变形规律和应力分布特性,给出边坡的破坏特征和部位,提出了边坡治理方案。引入强度折减法,以安全系数的形式来分析边坡的稳定性,强度折减法可以与边坡规范相映证,同时该方法采用边坡稳定安全系数,可以直观定性的判断边坡的整体稳定性。工程实践表明,边坡工程稳定性分析结果和加固设计方案合理有效。     

基于区间分析的起重机结构非概率可靠性分析

起重机结构相关变量由于缺乏试验数据,数据统计结果往往存在一定的不确定性,很难准确地用概率模型来描述,而且,概率可靠性对概率模型参数十分敏感,概率数据很小的误差都可能导致结构可靠性计算出现较大误差。基于此,提出了基于区间分析的起重机结构非概率可靠性方法。在实际工程结构中,有时虽然不能得到不确定参数的精确概率分布,但这些参数所处的范围或界限却易于确定,非概率可靠性分析方法可以将机械结构的不确定性参数用非概率区间分析描述。该方法将区间分析与结构可靠性进行结合,研究了具有区间特性的设计参数与结构响应之间的映射关系,通过计算机械结构功能函数中强度和应力的区间范围,给出了描述结构非概率满意度可靠性指标的计算方法。利用区间运算规律确定了起重机结构非概率满意度可靠性指标的求取步骤。以起重机结构为实例,运用基于区间分析的非概率可靠性分析方法,计算了起重机臂架的可靠度,同时分析了区间运算中区间扩张问题。实例表明,运用区间分析能够较准确地描述起重机结构的可靠性问题。     

外压薄壁弹性圆筒刚度设计的可靠度

应用基于概率统计理论的可靠性分析方法和有关试验数据，分析了按我国GB150-1998《钢制压力容器》，设计钢制外压薄壁圆筒的刚度可靠度．     

基于区间分析的履带起重机结构非概率可靠性研究

臂架结构作为履带起重机的重要部件,其结构的强度、刚度和稳定性决定了整个起重机的安全性和使用性能。为了预测履带起重机臂架结构的可靠度,采用区间非概率研究履带起重机的可靠性,只需知道不确定参量的界限而不需知道其分布情况,就能求出各功能函数的可靠性指标;将履带起重机臂架的额定起重量、起升载荷偏摆角度、起升冲击系数等不确定参量看成区间变量,建立了以臂架强度、刚度、整体稳定性为失效模式的可靠性分析模型;将区间变量标准化,在标准化区间变量的扩展空间中,按无穷范数度量从坐标原点到失效面的最短距离,以此来判断结构的非概率可靠度。最后,用该模型对现有某型号履带起重机臂架进行了可靠性分析,结果表明,用该方法得到的履带起重机区间非概率可靠度η1,符合实际情况。