[发明专利]一种边坡可靠度分析与风险评估方法

权利要求书

1.一种边坡可靠度分析与风险评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，对待评估的边坡工程建立边坡模型，根据边坡工程的几何参数、岩土体的物理力学参数以及滑面剪入剪出范围构建，得到均值安全系数和N条潜在滑面；

S2，获取土体抗剪强度参数的训练样本，并计算样本对应的安全系数；

S3，基于抗剪强度参数的训练样本和相应的安全系数，针对边坡的每一条潜在滑面建立安全系数与岩土参数之间的克里金模型，形成边坡稳定性分析的多重克里金模型，包括

S31，以训练样本和第一条潜在滑面对应的安全系数作为输入值，建立一个克里金模型；

S32，重复步骤S31，直至每一条潜在滑面均建立与之对应的克里金模型，即构建多重克里金模型；

S4，利用构建的多重克里金模型预测蒙特卡洛模拟样本点的安全系数与相关的边坡失效后果，包括

S41，基于步骤S2确定的随机变量的统计指标生成服从指定随机分布的N_s组蒙特卡洛样本；

S42，将蒙特卡洛样本导入步骤S3所述的多重克里金模型中，进行蒙特卡洛模拟分析，获得安全系数；

S43，基于步骤S42所述的安全系数，获得每个样本的最小安全系数及其对应的滑面面积；

S5，根据预测的安全系数与失效后果，计算边坡的失效概率和破坏风险。

2.根据权利要求1所述的一种边坡可靠度分析与风险评估方法，其特征在于，步骤S2具体包括如下子步骤：

S21，根据边坡稳定性分析所涉及的岩土参数和几何参数确定随机变量与确定性变量；

S22，基于随机变量的个数d，确定训练样本数量m，m＝10～15d；

S23，在标准正态空间中，利用均匀拉丁超立方抽样随机选取m组随机样本；

S24，基于随机变量的均值、变异系数和分布类型，将标准正态空间的随机样本值经过等概率变换得到原始空间中的随机样本值，即训练样本；

S25，将训练样本代入步骤S1所述的边坡模型中进行稳定性分析，获得m×N个安全系数。

3.根据权利要求2所述的一种边坡可靠度分析与风险评估方法，其特征在于，步骤S5具体包括如下子步骤：

S51，基于所述的最小安全系数值，安全系数小于1的样本作为失效样本，对应的滑面面积作为失效后果；

S52，基于所述的失效样本和失效后果，计算边坡失效概率以及边坡风险。

4.根据权利要求3所述的一种边坡可靠度分析与风险评估方法，其特征在于，针对边坡模型中的每一条潜在滑面近似模拟，精准获得每一条潜在滑面安全系数，对于具有N条潜在滑面的边坡共构造多重克里金模型，方法还包括通过遗传算法获得多重克里金模型的相关参数全局优化值。

5.根据权利要求4所述的一种边坡可靠度分析与风险评估方法，其特征在于，基于所述蒙特卡洛模拟获得的最小安全系数，获得如下的边坡失效概率：

其中，x为随机变量的n维向量；N_S是蒙特卡洛模拟的样本数量；FS_min为预测的最小安全系数；I[]为提示性函数，当FS_min≤1时，I[]＝1，FS_min1时，I[]＝0。

6.根据权利要求5所述的一种边坡可靠度分析与风险评估方法，其特征在于，所述失效后果表示为：

C_n(x)＝S_nI[FS_min(x)≤1]，

其中，边坡失效后果为C_n(x)，n为最小安全系数对应的滑面位置，S_n为发生破坏的滑面面积。

7.根据权利要求6所述的一种边坡可靠度分析与风险评估方法，其特征在于，基于所述失效后果，评估边坡风险表示为：

其中，C_n(xⁱ),i＝1,…,N_S表示第xⁱ个失效后果。