强震作用下土质边坡动力模糊可靠性研究

边坡的稳定性问题是工程地质和岩土工程两大学科中的基本课题之一。目前学术界对边坡稳定性的认识正在经历第二次飞跃，即逐渐接受不确定性的理念，采用可靠度方法来评价边坡的稳定性。本项目围绕强震作用下土质边坡动力稳定的可靠性评价这一关键应用基础学科问题展开研究。从理论上严格证明搜索临界滑动面比搜索概率滑动面更符合对边坡无限串联体系的刻画；结合四川省北川县金鼓村滑坡实例，开展时间-空间随机应力场条件下的稳定性评价方法研究，实现非圆弧临界滑动面搜索的高性能并行算法；将支持向量机理论与实验设计理论相结合，研究具有高泛化性能的极限状态方程的显式化表达；提出强震作用下土质边坡的动力模糊可靠度分析方法，实现边坡可靠度分析的"四动"：即同时考虑"动力"、"动参数"、"动滑动面"、"动失效状态"。本项目旨在揭示土质边坡稳定性的时间-空间变化规律，为强震条件下的土质边坡稳定性评价提供关键理论基础。

边坡的稳定性问题是工程地质和岩土工程两大学科中的基本课题之一。目前学术界对边坡稳定性的认识正在经历第二次飞跃，即逐渐接受不确定性的理念，采用可靠度方法来评价边坡的稳定性。边坡可靠性研究从静力学领域逐步拓展到更具一般性的动力学领域是大势所趋，是第二次飞跃的最新发展阶段，也是研究不断深化的必然结果。当前，国际上对边坡动力可靠性的研究还处于起步阶段，存在很多尚未开垦之处，突出表现在如下三点：①对不确定性的考虑还不够全面。在特征物理量响应的不确定性、岩土力学性质的不确定性、最危险滑动面的不确定性、失效状态的不确定性这四个方面，当前的研究仅仅停留在第一个方面，能同时涵盖全部四个方面的研究尚属空白。②在可靠性评估过程中，“最危险滑动面”和“概率滑动面”究竟选取何者？目前存在争论，且对动力领域的影响十分显著。③动力问题对计算效能的需求大大高于静力问题，计算效率问题成为制约动力可靠性研究的技术瓶颈。.　　本项目围绕强震作用下土质边坡动力稳定的可靠性评价这一关键应用基础学科问题展开研究。将模糊理论、可靠度理论、微粒群优化算法、支持向量机等非线性理论和边坡动力稳定性分析数值方法有机的相结合，以北川县陈家坝地区为实例，提出强震作用下边坡的动力模糊可靠度分析方法。在以下四个方面取得创新：①所提出强震作用下边坡的动力模糊可靠度分析方法，实现了四个“动”的突破：即同时考虑动力、动参数、动滑动面、动失效状态；②从理论上严格证明搜索临界滑动面比搜索概率滑动面更符合对无限串联体系的刻画，一举解决了学术界关于“最危险滑动面”和“概率滑动面”的争论；③提出非圆弧最危险滑动面搜索的高性能并行算法，显著提高了边坡瞬时稳定性分析的效率；④将支持向量机理论与实验设计理论相结合，获取高泛化性的极限状态方程的显式化表达，实现了动力条件下高精度、高效率的坡动力可靠性分析。.　　上述成果已经形成期刊论文13篇、国际会议论文4篇，全部标注受本基金(No. 41102195)资助。其中，已出刊的期刊论文10篇（含SCI检索1篇，EI检索4篇），另有2篇已经获得国内外权威期刊录用，1篇正在外审中。在人才培养方面，本项目辅助培养了4名博士研究生和1名硕士研究生，均已顺利毕业。.　　本项目旨在揭示边坡动力稳定性的时间-空间变化规律，为强震条件下的边坡稳定性评估提供关键理论基础。经过三年的研究，本项目很好地实现了预期目标。.