系統(tǒng)地總結(jié)了多種響應面法（rsm）在不同類型邊坡可靠度問題中的應用情況，通過文獻分析總結(jié)出4類典型土坡可靠度問題：問題ⅰ，單層土坡不考慮參數(shù)空間變異性；問題ⅱ，單層土坡考慮參數(shù)空間變異性；問題ⅲ，多層土坡不考慮參數(shù)空間變異性；問題ⅳ，多層土坡考慮參數(shù)空間變異性．重點研究了基于多項式的4種響應面法（sqrsm、mqrsm、ssrsm和msrsm）在解決4類土坡可靠度問題（問題ⅰ～ⅳ）中的有效性．分別從計算精度和計算效率兩個方面系統(tǒng)地比較了4種響應面法在黏性土坡和c-φ聲土坡可靠度問題中的適用性．結(jié)果表明：對于不考慮土性參數(shù)空間變異性的單層土坡可靠度問題（問題?。?，推薦sqrsm；當單層土坡考慮土性參數(shù)空間變異性時（問題ⅱ），推薦msrsm；對于不考慮空間變異性的多層土坡可靠度問題（問題ⅲ），推薦mqrsm；對于考慮參數(shù)空間變異性的多層土坡可靠度問題（問題ⅳ），推薦采用msrsm方法．

系統(tǒng)地總結(jié)了多種響應面法(rsm)在不同類型邊坡可靠度問題中的應用情況,通過文獻分析總結(jié)出4類典型土坡可靠度問題:問題ⅰ,單層土坡不考慮參數(shù)空間變異性;問題ⅱ,單層土坡考慮參數(shù)空間變異性;問題ⅲ,多層土坡不考慮參數(shù)空間變異性;問題ⅳ,多層土坡考慮參數(shù)空間變異性.重點研究了基于多項式的4種響應面法(sqrsm、mqrsm、ssrsm和msrsm)在解決4類土坡可靠度問題(問題ⅰ~ⅳ)中的有效性.分別從計算精度和計算效率兩個方面系統(tǒng)地比較了4種響應面法在黏性土坡和c-土坡可靠度問題中的適用性.結(jié)果表明:對于不考慮土性參數(shù)空間變異性的單層土坡可靠度問題(問題ⅰ),推薦sqrsm;當單層土坡考慮土性參數(shù)空間變異性時(問題ⅱ),推薦msrsm;對于不考慮空間變異性的多層土坡可靠度問題(問題ⅲ),推薦mqrsm;對于考慮參數(shù)空間變異性的多層土坡可靠度問題(問題ⅳ),推薦采用msrsm方法.

從塑性極限分析出發(fā),基于上限分析構(gòu)建邊坡極限狀態(tài)可靠度計算模型；針對狀態(tài)函數(shù)高度非線性導致常規(guī)可靠度方法求解時存在困難的問題,將響應面模型作為極限狀態(tài)函數(shù)與可靠度計算間\"橋梁\

在目前的結(jié)構(gòu)可靠度分析法中,響應面法被認為式一種相對精確法。詳細介紹了采用響應面方法結(jié)合數(shù)值試驗對其進行擬合,求系統(tǒng)的可靠度,并應用于某地下巖體空間圍巖穩(wěn)定的可靠性分析。

提出基于隨機響應面法的風化巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定可靠度分析方法。該方法運用geostudio軟件建立邊坡穩(wěn)定性有限元分析模型,選取具有代表性的滑動面,構(gòu)造邊坡滑動面安全系數(shù)與獨立標準正態(tài)隨機向量間的顯式功能函數(shù),然后利用mcs求解得到功能函數(shù)的失效概率。最后采用mcs、kriging和三階srsm三種方法對邊坡穩(wěn)定可靠度進行對比分析,結(jié)果表明:三種分析方法中三階srsm的計算效率優(yōu)于mcs和kriging,計算精度也要高于kriging。通過邊坡可靠度分析巖土體力學參數(shù)對邊坡可靠度指標的影響變化規(guī)律,得出結(jié)論:隨著巖土層的加深,隨機變量參數(shù)對邊坡可靠度的影響逐漸加大。

基于福建省獨特的地理氣候特點,依據(jù)飽和-非飽和土滲流理論和流固耦合理論,采用有限元數(shù)值仿真方法研究持續(xù)性強降雨和臺風降雨條件下殘積土層滑坡災害的形成機理,分析非恒定滲流對邊坡力學特性的影響,結(jié)合剛體極限平衡理論和可靠度分析理論,采用蒙特卡羅法,選取失效概率作為危險性評價標準,進行邊坡穩(wěn)定性分析。結(jié)果表明:降雨總量相同條件下,臺風降雨入滲深度淺,飽和程度高,破壞時間早且多為淺層滑坡；持續(xù)性強降雨則相反。

采用改進均值濾波法對多響應面法進行改進,構(gòu)建了基于空間濾波的多響應面法消除多響應面子區(qū)域交接處的突兀點,提高可靠度計算精度和計算效率。用matlab語言編程實現(xiàn)改進后的空間濾波多響應面法應用于永吉縣西陽河高陡邊坡可靠度計算。結(jié)果表明,采用改進均值濾波法對多響應面法計算精度明顯提高,適用于大型復雜邊坡工程的可靠度計算。

巖質(zhì)邊坡中存在多種變異性,需要進行巖質(zhì)邊坡的可靠度分析。將數(shù)值分析法與可靠度分析的響應面法相結(jié)合,進行了巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定的可靠度分析。利用徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(rbfn)的全局適應能力強的特點,在響應面法中,以徑向基函數(shù)網(wǎng)絡為響應面函數(shù),將隱式的功能函數(shù)顯式化。通過對每個響應面新增一個樣本點的方法進行樣本點的生成及響應面的迭代,計算表明:基于徑向基函數(shù)網(wǎng)絡的響應面法具有較高的計算精度及效率,可以適用于基本變量數(shù)較多的可靠度分析問題;本文的邊坡算例中,第2層巖體的強度參數(shù)對邊坡的可靠指標影響最大,而其他參數(shù)對可靠指標的影響則相對較小。

基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡與響應面法相結(jié)合的組合方法,以邊坡安全系數(shù)為研究對象,黏聚力、內(nèi)摩擦角和容重作為自變量,采用janbu法計算邊坡實際安全系數(shù),以安全系數(shù)等于1為臨界值,最終得到了邊坡穩(wěn)定的功能函數(shù)。對蒙華鐵路良山邊坡巖土體可靠度進行分析,并采用蒙特卡羅法進行了驗證。結(jié)果表明：良山邊坡的巖土體可靠度指標計算結(jié)果與蒙特卡羅法所獲取的結(jié)果吻合,驗證了所提出方法的可行性;與蒙特卡羅法相比,所提出方法計算時間大大縮短,為邊坡穩(wěn)定性研究提供了新的思路。

對功能函數(shù)不能明確表達的可靠度分析問題,常采用響應面法。本文提出把響應面區(qū)分為局部響應面和全局響應面。常用的二次多項式響應面及常規(guī)的神經(jīng)網(wǎng)絡響應面均屬于局部響應面,其僅在驗算點附近(±σ)處與真實極限狀態(tài)曲面符合較好。本文提出的全局神經(jīng)網(wǎng)絡及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡響應面、改進全局神經(jīng)網(wǎng)絡及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡響應面則屬于全局響應面,其在全局范圍均與真實極限狀態(tài)曲面符合良好,故其對全局有較好預測效果。文中對以上各種響應面法計算效果及其對全局預測效果通過算例進行了對比分析,其中改進全局神經(jīng)網(wǎng)絡及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡響應面法計算精度較好,進行有限元分析次數(shù)最少,該方法用于大型復雜結(jié)構(gòu)的可靠度分析,可相應提高工作效率和解題質(zhì)量。

巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性受到多種隨機性因素和不確定性因素綜合作用的影響,是影響邊坡工程安全的重要課題。隨著科學的發(fā)展和學者們對于巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性認識的不斷進步,其發(fā)展逐漸由定性向定量方向發(fā)展,表現(xiàn)傳統(tǒng)研究方法逐步完善,新理論新方法不斷出現(xiàn)并得到應用。邊坡可靠性評價作為一門新學科,其研究方法手段正處于迅猛發(fā)展階段。本文對這些方法的發(fā)展做了簡要的總結(jié),并提出了新的發(fā)展方向,為研究者提供參考。

為了評估因素敏感性對邊坡穩(wěn)定可靠度的影響,針對巖石邊坡中最為常見的平面剪切型邊坡,在定值法計算邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的基礎上,用單因素分析法、極差分析法和方差分析法對邊坡幾何、計算物理力學參數(shù)的敏感性進行了對比分析,然后采用rosenblueth法對不同隨機變量的組合進行了邊坡穩(wěn)定可靠度分析。研究結(jié)果表明:單因素分析、極差分析和方差分析得到了一致的參數(shù)敏感度排序,方差分析結(jié)果離散程度最大、分析效果最優(yōu);在假定參數(shù)變異性相同條件下,當隨機變量取敏感性較大的因素時,可靠度分析的破壞概率也較大;對于敏感性較大的因素,不管是強度參數(shù)或者幾何參數(shù),若存在一定的變異性,在可靠度分析中都不應忽視,否則將對結(jié)果產(chǎn)生重大影響;在邊坡可靠度分析前先確定各個穩(wěn)定影響因素的敏感性排序,再根據(jù)實際參數(shù)的變異性選取隨機變量,分析結(jié)果往往更加合理。

用常規(guī)可靠度分析方法進行邊坡穩(wěn)定的可靠度分析時,可靠度分析的主程序與用geo-slope軟件求解安全系數(shù)的過程需交互進行,過程繁瑣。為加快運行速度,本文采用了基于rbf神經(jīng)網(wǎng)絡的蒙特卡羅模擬法(rbf-mcsm),此法在進行可靠度分析時,需在運行可靠度分析程序之前先用geo-slope軟件來準備好所有樣本。本文首先應用geo-slope軟件中的slope/w模塊對皮園邊坡四組剖面支護前后的安全系數(shù)進行求解,接下來采用基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡的蒙特卡羅模擬法(rbf-mcsm)擬合出功能函數(shù),進而求解邊坡的失效概率及可靠指標,并與常規(guī)的可靠度分析方法(中心點法、驗算點法和響應面法)進行比較,由于rbf-mcsm法的計算結(jié)果與常規(guī)法中精度較高的驗算點法和響應面法結(jié)果非常接近,說明rbf-mcsm法十分準確。

土石壩是目前應用最廣泛的壩體,其建造成本低,就地取材,省去了建筑鋼料的運輸過程,過程簡單,筑成后結(jié)合實際需求增高或加寬也方便操作。但這種傳統(tǒng)壩體的穩(wěn)固性卻存在著很多問題。針對土石壩邊坡穩(wěn)定可靠的深入研究設計,可推動我國水利事業(yè)的發(fā)展,應用好這些技術,不但節(jié)省財務支出,還能縮短工期,使投入使用中壩體更安全耐沖擊。

大多數(shù)滑坡都發(fā)生在降雨期間或降雨之后.基于有限元方法與傳統(tǒng)的極限平衡法相結(jié)合的滑面應力法進行二維邊坡穩(wěn)定性分析,研究了降雨強度、持時和雨型對邊坡穩(wěn)定性的影響.并以可靠性理論為基礎,研究了土體抗剪強度不確定性對降雨條件下邊坡穩(wěn)定性的影響.分析結(jié)果與重慶地區(qū)的降雨滑坡的案例統(tǒng)計分析規(guī)律一致.

大多數(shù)滑坡都發(fā)生在降雨期間或降雨之后.基于有限元方法與傳統(tǒng)的極限平衡法相結(jié)合的滑面應力法進行二維邊坡穩(wěn)定性分析,研究了降雨強度、持時和雨型對邊坡穩(wěn)定性的影響.并以可靠性理論為基礎,研究了土體抗剪強度不確定性對降雨條件下邊坡穩(wěn)定性的影響.分析結(jié)果與重慶地區(qū)的降雨滑坡的案例統(tǒng)計分析規(guī)律一致.

基于可靠度指標的幾何含義,分析了粒子群算法的原理、模型和算法實現(xiàn)過程。通過算例用matlab語言編程進行計算,并與一次二階矩法和蒙特卡羅法得出的結(jié)果進行了比較,證明了粒子群算法在化工設備可靠性分析中的有效性和可行性。

隨機響應面法在單樁沉降可靠性中應用——應用基于概率配點的譜隨機有限元分析方法——響應面法(srsm)來詳細分析單樁沉降的可靠性，該方法的優(yōu)勢在于有限元計算和隨機分析計算不耦合，即可把通用有限元程序作為黑箱進行求解，并且可用少量的樣本計算獲得較高的計...

針對邊坡穩(wěn)定分析中出現(xiàn)的隨機性和模糊性問題,提出一種計算模糊隨機可靠度的新方法并應用于工程邊坡穩(wěn)定分析。采用簡化bishop法計算邊坡穩(wěn)定的安全系數(shù),并根據(jù)計算參數(shù)的重要程度,選取部分參數(shù)進行模糊隨機處理。首次引入正態(tài)模糊數(shù)來描述所選參數(shù)的計算區(qū)間并確立安全系數(shù)的置信函數(shù),然后根據(jù)大量邊坡實例的統(tǒng)計結(jié)果構(gòu)造了安全系數(shù)的升嶺形隸屬函數(shù),最終計算獲得邊坡穩(wěn)定的模糊隨機可靠度評價指標。結(jié)果分析表明,傳統(tǒng)可靠度分析結(jié)果偏于不安全,而利用模糊隨機可靠度來評價邊坡穩(wěn)定狀況更趨于合理。

在邊坡穩(wěn)定問題中,目前許多規(guī)范上面仍舊采用了安全系數(shù)法和分項系數(shù)法,然而在實際工程運用中,由于土體在歷史沉降和固結(jié)中表現(xiàn)出強烈的差異性、變異性、各向異性,這些方法便不再滿足要求.根據(jù)結(jié)構(gòu)可靠度原理[1],可以將可靠度原理引入到邊坡的穩(wěn)定分析中,用可靠度指標β來描述.在可靠度原理中,一個重要的函數(shù)——-功能函數(shù)的確定將是分析的的難點,本文將著重對找出功能函數(shù)的方法進行論述.

對于實際工程,往往不能明確功能函數(shù)。本文通過響應面法來模擬實際工程的功能函數(shù)。再結(jié)合form法,可直接應用現(xiàn)用的結(jié)構(gòu)分析軟件,對結(jié)構(gòu)進行可靠度分析。

把邊坡穩(wěn)定性分析的剩余推力法與可靠度分析的jc法相結(jié)合,建立了基于剩余推力法的邊坡穩(wěn)定性可靠度分析模型,研制了相應計算程序,并對某黃土高邊坡穩(wěn)定性可靠度進行了實例分析。結(jié)果表明:該模型避免了每次迭代時要進行r-f變換,從而提高了計算效率;該模型及相應程序?qū)崿F(xiàn)方法對基于其他穩(wěn)定性分析法的邊坡可靠度分析也具有一定的參考價值。