基于稀疏随机响应面法的单体滑坡系统失稳概率定量评估

As a reasonable and effective tool for landslide risk mitigation, risk assessment and governance has attracted increasing attentions worldwide. Promising tools to model the failure of landslide accurately and to compute the reliability index efficiently are desired for quantitative system probability of failure assessment of landslide at the site-specific scale. To that end, based on the close investigation into the potential landslides along highways under construction located in western Sichuan, Bayesian theory will be introduced for better understandings of geological parameters, 3-dimensional finite difference method that can better simulate the real problem will be employed to study the stability of landslide. Meanwhile, the sparse stochastic response surface method will be used, to construct a functional relationship between random variables and factors of safety with respect to different potential collapses, for an efficient evaluation of system reliability of landslide. Thus, based on the return periods of different triggering factors, an accurate and efficient quantitative system probability of failure assessment method will be built for landslide at the site-specific scale, to provide theoretical and technical supports for quantitative landslide risk assessment and land planning and utilization.

风险评估与管理作为一种合理有效的滑坡灾害防灾减灾理念和模式在国内外受到越来越多的关注，如何准确模拟滑坡失稳过程，探索高效可靠性计算方法，是单体滑坡系统失稳概率定量评估领域亟需解决的重要科学问题。为此，本项研究拟在对川西地区在建高速公路沿线潜在滑坡详细调查的基础上，探索基于贝叶斯理论的地质参数准确高效统计方法；采用更贴近于实际物理力学状态的三维有限差分数值模拟方法构造滑坡稳定性分析模型；引入稀疏随机响应面高效算法构建不同潜在破坏模式下滑坡稳定性系数与随机变量之间的显式函数关系，结合蒙特卡罗方法计算滑坡系统可靠度，同时考虑不同滑坡诱发因素重现期，建立准确高效的单体滑坡系统失稳概率定量评估方法。最终为单体滑坡定量风险评估及工程建设用地、交通工程选线等工作提供理论和技术支持。

风险评估与管理作为一种合理有效的滑坡灾害防灾减灾理念和模式在国内外受到越来越多的关注，如何准确获取岩土体抗剪强度统计信息，探索高效可靠度计算方法，是单体滑坡系统失稳概率定量评估领域亟需解决的重要科学问题。本项目以甘肃黑方台黄土滑坡为研究对象，通过采集原状土进行多组室内直剪试验，结合已有文献中的黄土抗剪强度信息，利用贝叶斯更新方法获得了天然状态下黄土抗剪强度后验分布信息。针对传统可靠度方法难以同时兼顾计算效率和计算精度的问题，研究构建了多种代理模型方法（包括稀疏随机响应面法、主动学习支持向量机法、主动学习克里金法和主动学习径向基函数法），通过三个典型二维边坡问题检验了不同可靠度方法的计算效率和精度，明确了主动学习代理模型的计算优势。最后分别以典型三维长边坡问题和甘肃黑方台党川滑坡为研究对象，使用无人机三维倾斜摄影技术结合现场地质勘察，构建了边坡三维有限差分数值模型，利用本项目提出的主动学习支持向量机法计算了两个边坡的系统失稳概率，验证了本项目所提出可靠度计算方法的可行性和适用性。项目研究成果可为单体滑坡定量风险评估提供关键的滑坡系统失稳概率数据，亦可为工程建设用地、交通工程选线等工作提供重要理论和技术支持。