目的:土體(tǐ)性質的空間變異性是其固有屬性,雖然目前極限平衡法或有限元法結合随機場理論已經廣泛地應用于可靠性分(fēn)析土質邊坡的穩定性,然而這些數值方法本身具有一(yī)定的局限性,難以模拟邊坡的大(dà)變形破壞,因此可能低估邊坡失穩的風險.此外(wài),土體(tǐ)中(zhōng)的抗剪強度參數,即粘聚力和摩擦角通常具有互相關性,而之前的大(dà)變形研究忽略了這個性質.因此,本文旨在利用随機物(wù)質點法,考慮粘聚力與摩擦角的空間變異性和互相關性,對邊坡的失穩概率及失穩後特征進行分(fēn)析,從而定量地評估邊坡潛在的失穩風險.
創新點:1. 通過在均質土坡中(zhōng)的分(fēn)析,揭示了網格大(dà)小(xiǎo)、強度折減形狀因子和殘餘強度對物(wù)質點法模拟中(zhōng)邊坡安全系數及失穩後特征的影響;2. 基于蒙特卡洛模拟,明确了粘聚力與摩擦角的互相關性對邊坡失穩概率以及失穩後特征的影響,從而定量地評估了邊坡失穩的潛在風險; 3.對比分(fēn)析了随機物(wù)質點法與随機有限元法在模拟邊坡失穩變形中(zhōng)的差異.
方法:1. 通過物(wù)質點法确定性地分(fēn)析網格大(dà)小(xiǎo)、強度折減形狀因子和殘餘強度對均質土坡模拟結果的影響;2. 使用随機物(wù)質點法,評估不同粘聚力與摩擦角互相關系數下(xià)邊坡的失穩概率、失穩後特征以及相應的失穩風險;3. 比較分(fēn)析随機物(wù)質點法與随機有限元法在邊坡失穩變形模拟中(zhōng)的差異.
結論:1. 在随機物(wù)質點法模拟中(zhōng),邊坡的失穩概率随粘聚力與摩擦角互相關系數的增大(dà)而顯著增大(dà),而邊坡失穩後特征随互相關系數的增大(dà)而略微增大(dà)(5%~10%).2. 當使用摩爾庫倫應變軟化模型時,物(wù)質點法會面臨網格依賴性問題;網格越密,計算的邊坡安全系數與失穩特征均趨向收斂,但相應的計算時間顯著增大(dà);考慮到計算的效率與準确性,對于本文案例,0.5 m大(dà)小(xiǎo)的網格較優.3. 當網格大(dà)小(xiǎo)一(yī)定時,強度折減形狀因子和殘餘強度會影響物(wù)質點法的計算結果;在本案例中(zhōng),相較于殘餘粘聚力,殘餘摩擦角對邊坡的失穩後特征影響更大(dà).4. 随機物(wù)質點法與随機有限元法所計算出的邊坡失穩概率相近,說明兩種方法均适用于模拟邊坡失穩中(zhōng)的小(xiǎo)變形,同時也說明0.4 m的位移失穩準則在物(wù)質點法計算中(zhōng)可替代傳統的安全系數來判斷邊坡失穩的發生(shēng).5. 需要注意的是随機有限元法可能嚴重地低估邊坡的失穩風險;這主要是因爲當網格發生(shēng)畸變時,随機有限元法将會終止計算,從而無法模拟邊坡的大(dà)變形破壞;對于随機物(wù)質點法,其可以有效地模拟邊坡失穩的全過程.

關鍵詞組：物(wù)質點法;空間變異性;随機場;大(dà)變形;風險評估