基于可靠度理论和破坏概率的库岸滑坡稳定性分析

孟 辉

(中铁四院集团岩土工程有限责任公司，湖北 武汉 430063)

基于可靠度理论和破坏概率的库岸滑坡稳定性分析

孟 辉

(中铁四院集团岩土工程有限责任公司，湖北 武汉 430063)

基于可靠度理论与破坏概率，应用SEEP/W软件对三峡库区黄土坡滑坡进行了稳定性评价。对比分析了在库水位升降过程中，应用平均稳定系数法和滑坡破坏概率法对稳定性评价的异同。结果表明：用破坏概率对滑坡进行稳定性评价时，由于考虑了变量的随机性，评价结果相比于用单一固定参数计算的稳定性要合理；当库水位初始位于175 m时刻黄土坡滑坡处于较稳定状态，库水位从175 m降到145 m时刻黄土坡滑坡有一定的破坏变形的可能。

可靠度，破坏概率，黄土坡滑坡，库岸滑坡

0 引言

2008年9月三峡库区蓄水以来，引起边坡失稳或复活的现象时有发生[1，2]，极大的影响了库区居民的生活和生产安全。当前常用极限平衡法、强度折减法、有限单元法等来计算稳定性系数。这类确定性方法的缺点是不能考虑滑坡各种因素的不确定性和随机性的影响[3]。而可靠性分析方法能考虑以上不确定性影响，用失效概率或可靠度指标来评价滑坡的稳定性，因而能更加符合实际情况[4]。

可靠度理论近年来发展迅速，国内外众多学者对此开展研究，取得了一系列成果[5-7]。本文选取黄土坡滑坡为研究对象，利用可靠度理论和破坏概率方法，分析了黄土坡滑坡在库水位变动和降雨联合作用下的稳定性，为今后的防治工作提供了依据。

1 可靠度理论

滑坡体的稳定性受到多种不确定因素的影响，在统计学上可以将这些不确定因素作为随机变量看待，如滑坡体的物理力学参数c,φ和γ各自单独作为一个随机变量。这样，滑坡体的稳定状态就可以用这些随机变量来表示，对于用随机变量来表示滑坡体状态的函数就是极限状态函数：

Z=g(X)=g(x1,x2，…，xn)

(1)

其中，函数g(X)为滑坡稳定状态；变量x为符合一定统计规律的随机变量，是影响滑坡稳定性的参数。

本文滑坡可靠度分析是基于Monte-Carlo方法模拟的。首先通过设定随机变量过程，反复生成时间序列，计算参数估计量和统计量，进而研究其分布特点。

2 黄土坡滑坡概况

黄土坡滑坡位于巴东扇形斜坡之上，是一个多期次、多个崩滑体组成的大型复合滑坡。滑坡面积为135×104m2，体积为6 934×104m3。由临江1号崩滑堆积体、临江2号崩滑堆积体、变电站滑坡、园艺场滑坡组成。黄土坡滑坡区出露的地层主要为三迭系中统巴东组(T2b)及第四系。

3 可靠度模型建立

3.1 随机变量的选取

黄土坡滑坡规模较大，在没有地震等外部荷载的情况下，其他的外力对它作用很小，因此不考虑外部荷载的作用。这样，随机变量就主要为崩滑堆积体的粘聚力c和内摩擦角φ。

3.2 参数的统计规律

经分析发现，黄土坡滑坡滑体土及滑带土抗剪强度指标c,φ基本符合正态分布，而土体重度变异性较小，在分析中视为定值，抗剪强度指标统计规律见表1。

表1 黄土坡滑坡抗剪强度指标统计规律

3.3 可靠度分析的工况

黄土坡滑坡为涉水滑坡，主要受到三峡库区库水位波动和降雨的影响，因此设置如下工况，见表2。

表2 黄土坡滑坡可靠度分析工况一览表

3.4 状态识别

利用SEEP/W可靠度分析模块可以得出滑坡的稳定系数概率分布情况，进而就可以进一步确定滑坡的破坏概率，然后在破坏概率的基础上可以对滑坡稳定状态进行划分，表3为滑坡破坏概率划分标准。

表3 滑坡破坏概率稳定性等级划分表

4 结果分析

库水位位于175 m时刻黄土坡滑坡的平均稳定系数为1.108，此时的破坏概率为27.11%，依据滑坡稳定性分级判断时刻坡体基本稳定，比单一的稳定系数的判断结果偏保守。但两者都反映了黄土坡滑坡在此水位处于较稳定状态。

库水位从175 m降到145 m时刻黄土坡滑坡的稳定系数为1.069，较175 m稳定水位时的稳定系数有所下降，但是稳定系数仍然大于1.05，按照规范评定指标滑坡处于基本稳定状态。而此时的滑坡破坏概率为34.83%，按照滑坡稳定划分等级，此时滑坡处于欠稳定状态，说明库水从175 m降到145 m这个过程中，滑坡有一定的破坏变形的可能。

库水位在145 m水位稳定30 d黄土坡滑坡的平均稳定系数为1.07，在稳定期间稳定性有所提高，相应的滑坡破坏概率为34.68%，也显示了滑坡稳定性提高，但仍然处于欠稳定状态。

5 结语

本文基于可靠度理论与破坏概率，分析了黄土坡滑坡的稳定性，得出以下结论：

1)当库水位初始位于175 m时刻黄土坡滑坡处于较稳定状态，此时的破坏概率为27.11%。2)库水位从175 m降到145 m时刻黄土坡滑坡的稳定系数为1.069，较175 m稳定水位时的稳定系数有所下降，说明库水位从175 m降到145 m这个过程中，滑坡有一定的破坏变形的可能。3)库水位在145 m水位稳定30 d，黄土坡滑坡的平均稳定系数为1.07，滑坡破坏概率为34.68%，显示了滑坡稳定性提高，但仍然处于欠稳定状态。4)用破坏概率对滑坡进行稳定性评价时，由于考虑了变量的随机性，评价结果相比于用单一固定参数计算的稳定性要合理。

[1] 王国旭.库水位升降条件下滑坡非饱和渗流及稳定性分析[D].北京：中国地质大学,2013.

[2] 崔鹏伟.库水位升降与降雨条件下黄土坡滑坡临江1#崩滑体稳定性分析[D].北京：中国地质大学,2014.

[3] 徐 平.三峡库区涉水滑坡体稳定性的可靠度研究[D].西安：长安大学,2011.

[4] 邵中勇.滑坡稳定性可靠度分析方法及应用[J].人民长江，2011(11):32-34.

[5] 刘 晓,唐辉明,熊承仁.边坡动力可靠性分析方法的模式、问题与发展趋势[J].岩土力学,2013(5):1217-1234.

[6] 唐小松,李典庆,周创兵,等.不完备概率信息条件下边坡可靠度分析方法[J].岩土工程学报,2013(6):1027-1034.

[7] Zhang,J.,Tang,W.H.,Zhang,L.M.Efficient probabilistic back-analysis of slope stability model parameters[J].Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering,ASCE，2010,136(1):99-109.

Researchonstabilityevolutionlawofbanklandslidebasedonreliabilitytheoryanddamageprobability

MengHui

(ChinaRailwaySiyuanSurvey&DesignGroupCo.,Ltd，Wuhan430063，China)

Based on reliability theory and damage probability and using SEEP/W software, the stability evolution law of Huangtupo landslide was researched. The differences and similarities between average stability coefficient and landslide failure probability have been analyzed when they are used to evaluate the slope stability during the process of reservoir water level fluctuation. The research results show as follow: when using the damage probability to evaluate the stability evolution law of landslide, it can get more reasonable results than conventional methods. This is because parameters are random variables. The stability of the shallow and deep landslide is reduced to the minimum when the reservoir water level drops from 175 m to 145 m. The stability will be improved a little when the water level keep in 175 m.

reliability, damage probability, huangtupo landslide, bank slope

1009-6825(2017)23-0092-02

2017-06-03

孟 辉(1986- )，男，工程师

P642.22

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