[发明专利]一种基于稳定性证据融合的土质边坡失稳概率计算方法

说明书

本发明公开了一种基于稳定性证据融合的土质边坡失稳概率计算方法。本发明首先，利用圆弧法对滑动面以上的土体进行划分，分为若干个垂直的土质边坡，对于每个边坡的致灾要素参数，利用随机变量和相应的区间证据对它们进行建模，并通过集值映射得到边坡安全系数的区间证据形式。其次，对于得到的多个土质边坡安全系数的区间证据，采用ER证据推理规则对它们进行融合。最后，利用可传递新模型将融合后的区间证据转化为近似累积概率来评估边坡的稳定性。利用本发明融合后得到的失稳概率比任何一个垂直边坡得到的失稳概率更为准确，基于它进行的土体稳定性评估将更为精确可靠。

技术领域

本发明涉及一种基于稳定性证据融合的土质边坡失稳概率计算方法，属于边坡稳定性评估领域。

背景技术

土质边坡滑坡导致的泥石流是一种非常突出的地质灾害形式，轻则破坏铁路公路交通、损坏农田森林，重则摧毁厂矿、淹没村庄，对人民的生命财产和国家的基础建设造成极大的危害。对土质边坡失稳概率的计算以及进一步的稳定分析对于提早预防这些灾害，对高危土质边坡提早进行加固，保障人民的生命财产不受到危害，具有重要的意义。

土质边坡失稳概率计算以及稳定性分析方法有很多，其中又以瑞典圆弧条分法最为典型。圆弧法是将土质边坡滑动面以上的土体分成多个垂直的土质边坡，对作用于各个土质边坡上的力进行力和力矩的平衡分析，求出在极限平衡状态下土质边坡稳定的安全系数，从中获取边坡的失稳概率，根据概率大小判断边坡的稳定性。该方法简单实用，但是通常只单个分析某个垂直的土质边坡后，根据其稳定性决定整个土体的稳定性，这样得到的稳定性评估结果往往局部化、不稳定。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于稳定性证据融合的土质边坡失稳概率计算方法。本发明首先，利用圆弧法对滑动面以上的土体进行划分，分为若干个土质边坡，对于每个边坡的致灾要素参数，利用随机变量和相应的区间证据对它们进行建模，并通过集值映射得到边坡安全系数的区间证据形式。其次，对于得到的多个土质边坡安全系数的区间证据，采用ER证据推理规则对它们进行融合。最后，利用可传递新模型将融合后的区间证据转化为近似累积概率来评估边坡的稳定性。

本发明提出的基于稳定性证据融合的土质边坡失稳概率计算方法，包括以下各步骤：

(1)饱和均匀粘性土坡，将其划分为Z(Z＝2,3,4,...)个土质边坡，利用圆弧法得出每个土质边坡的安全系数函数为：

其中Fs_j表示第j(j＝1,2,...,Z)个土质边坡的安全系数，Fs_j0；致灾要素参数u₁为粘聚力，u₁∈[4,16]，单位：千牛顿(KN)；致灾要素参数u₂为内摩擦角，u₂∈[18,21]，单位：度(°)；W_j为第j个土质边坡的重量，W_j0，单位：KN；V_j为第j个土质边坡的滑坡面的接触面长度，V_j0，单位：米(m)；θ_j为第j个土质边坡切面与水平面的夹角，0θ_j90，单位：度(°)。

致灾要素参数u_i(i＝1,2)是服从正态分布的随机变量N(u_{i_0},Δu_i)，其中u_{i_0}为u_i的均值，Δu_i为u_i的公差，两者的取值范围与u_i相同，那么u_i的容差区间I_i＝[u_{i_0}-Δu_i,u_{i_0}+Δu_i]，并且两个随机变量u_i之间相互独立，则圆弧安全系数Fs_j为一个随机变量。