[發明專利]一種非飽和土邊坡穩定魯棒性可靠度分析方法

有效

• 申請號: 202010526481.5
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111814309B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 王林;仉文崗;顧鑫;丁選明;劉漢龍;顧東明
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔;李健

1.一種非飽和土邊坡穩定魯棒性可靠度分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)獲取一組現場或室內非飽和土的試驗數據其中表示在基質吸力ψ_i處的有效飽和度；其中，所述有效飽和度θ_i、θ_s和θ_r分別表示體積含水量、飽和體積含水量和殘余體積含水量；

2)選取N_C個備選SWCC模型M_j，并確定模型參數Θ的先驗信息；

3)采用Metropolis-Hastings算法生成N_MH個服從后驗分布的模型參數隨機樣本，并采用下述公式計算模型發生概率P(M_j|DATA_S)：

式中：P(DATA_S|M_j)表示試驗數據DATA_S在模型M_j條件下的概率密度函數；P(M_j)表示模型M_j的先驗概率；

4)依次將每個參數的隨機樣本作為SWCC輸入參數進行邊坡穩定確定性分析，計算相應的安全系數，并根據下述公式確定條件失效概率P(FS＜1|DATA_S,M_j)：

式中：FS_i表示在給定試驗數據DATA_S和模型M_j條件下模型參數為時對應的安全系數；I()表示示性函數；

5)對N_MH個安全系數計算結果進行統計分析，分別計算安全系數的期望和方差；

6)重復步驟3)至5)N_C次，依次計算每個SWCC模型M_j的模型發生概率、條件失效概率以及安全系數的期望和方差；

7)采用如下公式計算邊坡失效概率的加權平均值P(FS＜1|DATA_S)：

2.根據權利要求1所述的一種非飽和土邊坡穩定魯棒性可靠度分析方法，其特征在于：步驟2)中的所述模型參數Θ的先驗信息反映無觀測數據條件下對參數的認知，來源于工程經驗或既有數據；當工程經驗或既有數據匱乏時，采用均勻分布表征先驗信息。

3.根據權利要求2所述的一種非飽和土邊坡穩定魯棒性可靠度分析方法，其特征在于：當工程經驗或既有數據匱乏時，步驟3)中假定N_C個備選模型具有相同的先驗概率，即P(M_j)＝1/N_C。

4.根據權利要求1所述的一種非飽和土邊坡穩定魯棒性可靠度分析方法，其特征在于：在步驟4)中，當所述安全系數FS_i＜1成立時，示性函數I()＝1；反之，I()＝0。

5.根據權利要求1所述的一種非飽和土邊坡穩定魯棒性可靠度分析方法，其特征在于：步驟5)中所述安全系數的方差Var(FS|DATA_S)根據條件方差公式分解為兩部分：

式中：E(FS|DATA_S,M_j)和Var(FS|DATA_S,M_j)分別表示在給定試驗數據DATA_S和模型M_j條件下FS的期望和方差；E(FS|DATA_S)表示FS在試驗數據DATA_S下的條件期望；第一部分用于定量表征模型參數不確定性；第二部分用于定量表征模型選擇不確定性。