关于滑坡稳定性的可靠度分析

（核工业西南勘察设计研究院有限公司, 四川 成都 610061）

关于滑坡稳定性的可靠度分析

于 宇

（核工业西南勘察设计研究院有限公司, 四川 成都 610061）

本文就滑坡稳定性影响因素进行分析，探究滑坡稳定性的可靠度分析方法，并对实例进行分析，以便确保滑坡稳定性的可靠度分析方法的准确性，更好预测滑坡的稳定性状况。

滑坡；稳定性；可靠度分析

引言

可靠度分析理论在各大领域中的应用比较广泛，例如在公路、铁路、港口、水利水电工程等方面均具有广泛的应用。由于在岩土工程中受到岩土性质、地形等因素的影响，与上述领域中的应用相比，在岩土工程中的应用相对比较滞后。针对滑坡稳定的可靠度分析研究如果使用“JC”法来进行分析研究，其误差较大，需要使用比较精准的Monte-Carlo模拟法来计算分析。目前，在滑坡稳定的可靠度分析中通常会使用不平衡推力法、Sarma法等来计算滑坡的稳定性系数，但由于滑坡稳定性分析的方法没有考虑到滑坡中各种因素的影响，例如滑坡几何形状、地震荷载、地下水等的影响。因此，需要采取失效概率或可靠度指标来分析滑坡的稳定性。

1 滑坡稳定性的影响因素

1.1 岩土性质

滑坡岩土土体的参数具有明显的不确定性特点，导致不确定的因素主要有岩土体自身的变异性和实验过程中出现的误差两个方面。由于岩土在形成的过程中必然会经历漫长的地质年代，在此期间会受到不同程度的自然和人为因素的影响，使得岩土体会呈现非均质性和各向异性等特征。在实际检测中，工作人员只能够在特定情况下从岩土体中某个特定的位置中抽样测定土体的参数，并通过经验修正来确定设计值，因此，岩土体的参数和实际情况会有所差异。

1.2 计算方法不正确

目前，还没有研制出一种能够完全反映出滑坡实际情况的计算模型，当前的计算模型主要是以刚体理论为主，对计算模型的各种条件进行简化，其结果分析必定会与实际结果有所差异。我国目前比较常用的计算方法有简布法、不平衡推力法等，其中使用最多得是不平衡推力法。不平衡推力法主要是根据极限平衡原理进行分析计算的。

1.3 地下水

通过国内外多数研究表明，地下水对滑坡的稳定性具有决定性作用。地下水是一种重要的地质营力，通常和岩土体相互作用，从而改变了岩土体的物力、化学和力学的性质，对滑坡的稳定性具有一定的影响，会降低岩土体的强度。地下水会对岩土体产生静水压力，在地下水流动的过程中会产生动水压力、孔隙水压力等，并对静水压力具有一定的影响作用。

1.4 所承受的荷载

岩土体所承受的荷载主要有恒载、偶然荷载、临时荷载等，其主要荷载来源包括滑坡自身的重力、地下水作用力、地震荷载、滑坡土体上其他外加荷载等。这些荷载具有较大的不确定特点，和岩土体物理力学性质的变异性具有密切联系。另外，滑坡岩土体所处的环境地质条件也会对地下水作用力和滑坡岩土体上外加其他荷载具有一定的影响。

2 滑坡稳定性的可靠度分析方法

由于岩土工程的离散性较大、概率分布比较复杂，不同的指标之间存在较强的相关性。如果忽视这些变量之间的相关性，可能会使得可靠度指标计算结果出现误差，为了提高计算结果的准确性，本文主要采用直接抽样的Monte-Carlo模拟法来求解失效概率F和可靠度指标B。并制定出相应的计算方式。首先，需要确定随机变量子样。对岩土工程中常见的正态分布、对数正态分布和极值最大值分布，都应具有相应的随机数模拟方法。其次，Monte-Carlo模拟法的步骤为：（1）产生0到1的均匀分布的随机数。（2）使用复合法、反变换法、舍选法等多种方法产生变量x1，x2，…，xn相应的M组随机数xi1，xi2，…，xni（i=1，2，…，n）。（3）将这M组随机数带入到极限状态方程Z=g（x1，x2，…，xn）便可以得到随机变量Z的容量为M的一个样本z1，z2，…，zn。其中zi=g（ x1， x2，…，xn），如果z1，z2，…，zn中有K个z＜0，破坏概率的评估计量就是F=，随机变量Z的均值和均方差的估计量公式为：

从上述的计算中可以看出，在模拟次数足够多的时候，Monte-Carlo模拟法可以得到比较精准的失效概率。但在可靠度分析中通常会用可靠度指标来评价安全度的大小，将失效概率转化为可靠度指标B时，会涉及到可靠度指标的定义和极限状态概率的分布情况。通过相关研究可以得出，F数值不太小的情况下，随机变量Z的分布情况对F的计算结果没有影响。当Z呈现正态分布的随机变量时，通过计算得出的F值比较精准，这时的Monte-Carlo模拟法就可以计算出比较精准的F和B的数值。

3 实例分析

本文主要以湖北县的某处岩土滑坡路段为例，其中滑坡以西145米，下部分的滑坡体在去年雨季后出现变形。根据勘察实验数据分析，该滑坡体的计算参数取值为：滑坡体中为19.4kn/m3，粘聚力为10 kPa，内摩擦角为26°。滑土带上部的粘聚力为10 kPa、内摩擦角为20°；下部的粘聚力为7.3kPa、内摩擦角为17°。根据滑坡随处的环境进行分析，设计中需要根据两种工况进行考虑，一种是天然工况，滑坡地下水位为实测水位。另一种是校核工况，滑坡体中水位是持久暴雨后的水位。在进行可靠度分析的时候，将滑坡重量、滑坡带的粘聚力以及内摩擦角视为随机变量，通过使用Monte-Carlo模拟法计算出滑坡的稳定状态可靠度指标为1.178。由此可以看出，滑坡体的稳定性的可靠度指标比较低，失稳可能性比较大。

结语

在进行模型滑坡稳定性研究的时候通常会受到岩土性质、计算模式、地下水、荷载等的影响，对滑坡稳定性的可靠度计算方式进行分析，Monte-Carlo模拟法是计算结果比较精准的一种分析方法。在滑坡稳定性的可靠度分析的时候，就需要充分考虑到这些因素，选用比较精准的计算模型，对滑坡稳定性的可靠度进行研究分析，从而更好的预测滑坡的稳定性，并及时采取有效的处理措施。

[1]李萍．山西乡宁—吉县地区黄土高边坡可靠度研究[J]．地球科学与环境学报，2012，14（2）：14-15．

[2]郑敏．花岗岩残积土边坡稳定性可靠度分析[J]．岩石力学与工程学报，2010，21（2）：54-55．

TU45

：A