[发明专利]一种高效边坡可靠度分析方法

权利要求书

1.一种高效边坡可靠度分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，边坡稳定性确定性分析；

步骤2，岩土参数的空间变异性模拟；

步骤3，利用K-均值聚类分析方法识别代表性滑面；

步骤4，建立代表性滑面的响应面函数关系式；

步骤5，计算边坡可靠度指标或边坡失效概率。

2.根据权利要求1中所述的高效边坡可靠度分析方法，其特征在于：步骤1的具体实现包括以下子步骤：

步骤2.1：针对某一边坡进行简化分析，确定适用于该边坡分析的几何尺寸；

步骤2.2：对边坡所在位置进行岩土工程勘察及土工试验，确定边坡的材料参数和空间变异性分布参数，具体包括：材料的重度、材料的粘聚力和内摩擦角；

步骤2.3：根据确定的边坡几何尺寸，建立边坡几何模型，假定边坡滑动面为圆弧，在滑动面范围内，将其划分为竖向的土条，分别计算每个土条上的滑动力矩和抗滑力矩；整个滑面安全系数表示为滑动面范围内每个土条抗滑力矩的合力矩与滑动力矩的合力矩的比值。

3.根据权利要求1中所述的高效边坡可靠度分析方法，其特征在于：步骤2的具体实现包括以下子步骤：

步骤3.1：确定空间变异参数的统计指标，包括均值μ、标准差σ、水平波动范围δ_h、垂直波动范围δ_v、自相关函数以及不同参数间的自相关系数ρ；

步骤3.2：根据边坡的几何尺寸将边坡几何区域离散成一定数量的随机场单元；

步骤3.3：根据每个随机场单元的节点位置，计算每个随机场单元的形心坐标(x_i,y_i)；

步骤3.4：利用求得的单元形心坐标，使用中心点法求解随机场的自相关系数矩阵，自相关函数根据土体材料参数的分布选取，若选用单指数自相关函数，则任意两个单元之间的自相关系数为:

其中，Δx_i和Δy_i分别为两单元形心坐标间的距离，δ_h和δ_v分别为水平自相关距离和垂直自相关距离；

步骤3.5：乔列斯基分解自相关系数矩阵C，得到一个下三角矩阵L₁，即L₁L₁^T＝C；乔列斯基分解互相关系数矩阵R＝[1ρ；ρ1]，得到一个下三角矩阵L₂，L₂L₂^T＝R，随机生成n_e×2个标准正态分布随机数，存放于矩阵Z，通过下式计算得到一组互相关的标准正态分布随机场：

CN＝L₁ZL₂^T

步骤3.6：将正态互相关随机分布向量转换为非正态互相关随机分布向量:

式中，为对数正态分布的标准差，为对数正态分布的均值，LN_i为服从对数正态分布的互相关随机变量，可以用来刻画边坡岩土体参数随机场的分布；

步骤3.7：步骤3.5和3.6重复大量次数，便可计算得到大量次数的互相关参数随机模拟场。