Báo cáo khoa học: ứng dụng tính toán xác suất trong phân tích ổn định bờ dốc

Tóm tắt: Bài báo đã ứng dụng ph-ơng pháp thử Monte Carlo trong phân tích xác suất độ ổn định của bờ dốc và đ-a thêm các chỉ số để đánh giá độ ổn định của bờ dốc.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "ứng dụng tính toán xác suất trong phân tích ổn định bờ dốc" øng dông tÝnh to¸n x¸c suÊt trong ph©n tÝch æn ®Þnh bê dèc KS. trÇn Trung dòng ThS. Vò quý ¸nh Bé m«n §Þa Kü thuËt Khoa C«ng tr×nh Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i Tãm t¾t: Bμi b¸o ®· øng dông ph−¬ng ph¸p thö Monte Carlo trong ph©n tÝch x¸c suÊt ®é æn ®Þnh cña bê dèc vμ ®−a thªm c¸c chØ sè ®Ó ®¸nh gi¸ ®é æn ®Þnh cña bê dèc. Summary: The paper presents the application of the Monte Carlo test to probability analysis of the slope stability and proposes indexes to assess it. I. §Æt vÊn ®Ò §¸nh gi¸ ®é æn ®Þnh bê dèc th«ng qua hÖ sè an toµn dùa trªn mét tËp hîp cè ®Þnh c¸c ®iÒu kiÖn vµ tham sè vËt liÖu. NÕu hÖ sè an toµn lín h¬n 1 bê dèc æn ®Þnh, Ng−îc l¹i nÕu hÖ sè an toµn nhá h¬n 1 bê dèc ®−îc coi nh− mÊt æn ®Þnh. C©u hái ®Æt ra lµ bê dèc cã møc ®é æn ®Þnh nh− thÕ nµo? kh«ng thÓ tr¶ lêi ®−îc. Quan ®iÓm x¸c suÊt cho biÕt ®−îc møc ®é æn ®Þnh cña bêCT 2 dèc. Ph©n tÝch x¸c suÊt cho phÐp sö dông c¸c gi¸ trÞ ®Çu vµo kh¸c nhau vµ nã ¶nh h−ëng ®Õn x¸c suÊt ph¸ ho¹i cña bê dèc. II. Ph©n tÝch x¸c suÊt ®é æn ®Þnh bê dèc b»ng ph−¬ng ph¸p Monte Carlo 1. Ph−¬ng ph¸p Monte Carlo Ph−¬ng ph¸p Monte Carlo tuy ®¬n gi¶n nh−ng khèi l−îng tÝnh to¸n rÊt lín vµ phï hîp víi m¸y tÝnh tèc ®é cao. Nh×n chung, viÖc cµi ®Æt ph−¬ng ph¸p theo c¸c b−íc sau: * Lùa chän thñ tôc quyÕt ®Þnh nh− ph−¬ng ph¸p Spencer hoÆc ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n. * QuyÕt ®Þnh c¸c gi¸ trÞ ®Çu vµo sÏ dïng ®Ó dùng m« h×nh x¸c suÊt vµ biÓu diÔn c¸c biÕn ®ã theo m« h×nh ph©n bè chuÈn sö dông gi¸ trÞ trung b×nh vµ ®é lÖch chuÈn. * −íc l−îng c¸c gi¸ trÞ míi tiÕp theo cho c¸c tham sè vµ x¸c ®Þnh gi¸ trÞ hÖ sè an toµn mét sè lÇn. * X¸c ®Þnh mét sè thèng kª ®Ó tÝnh hÖ sè an toµn, mËt ®é x¸c suÊt ph©n bè cña bµi to¸n. Trong tÝnh to¸n æn ®Þnh bê dèc, mÆt tr−ît nguy hiÓm (tíi h¹n) ®Çu tiªn ®−îc x¸c ®Þnh dùa trªn gi¸ trÞ trung b×nh cña c¸c tham sè ®Çu vµo th«ng qua c¸c ph−¬ng ph¸p c©n b»ng giíi h¹n vµ phÇn tö h÷u h¹n. Ph©n tÝch x¸c suÊt ®−îc tiÕn hµnh sau ®ã trªn mÆt tr−ît nguy hiÓm, södông c¸c tham sè ®Çu vµo kh¸c nhau. C¸c tham sè ®Çu vµo nµy gi¶ ®Þnh ph©n bè chuÈn víi gi¸trÞ trung b×nh vµ ®é lÖch chuÈn do ng−êi dïng ®−a vµo. Víi mçi phÐp thö Monte Carlo, tham sè ®Çu vµo ®−îc dùa trªn sè ngÉu nhiªn. HÖ sè antoµn sau ®ã ®−îc tÝnh th«ng qua c¸c gi¸ trÞ cña tham sè ®Çu vµo. Còng víi gi¶ thiÕt hÖ sè antoµn cã ph©n bè chuÈn, x¸c ®Þnh gi¸ trÞ trung b×nh, ®é lÖch chuÈn cho nã. Hµm ph©n bè x¸csuÊt nhËn ®−îc tõ viÖc chuÈn hãa ®−êng cong. Sè phÐp thö Monte Carlo trong ph©n tÝch phô thuéc vµo sè biÕn vµ x¸c suÊt ph¸ ho¹i mong®îi. Nh×n chung, sè phÐp thö cÇn tiÕn hµnh t¨ng lªn khi sè biÕn t¨ng hoÆc x¸c suÊt ph¸ ho¹imong muèn giµm ®i. Th«ng th−êng ph¶i tiÕn hµnh hµng ngh×n phÐp thö Monte Carlo khi ph©ntÝch x¸c suÊt cho ®é æn ®Þnh bê dèc.2. BiÕn tham sè, hµm ph©n bè chuÈn vµ sinh sè ngÉu nhiªn a) BiÕn tham sè §Êt cã c¸c chØ tiªu c¬ lý thay ®æi theo tõng vÞ trÝ trong nÒn. Sù kh¸c nhau xuÊt hiÖn thËmchÝ ngay trong c¸c líp ®Êt nh×n bÒ ngoµi cã vÎ ®ång nhÊt. TÝnh bÊt æn ®Þnh cña ®Êt lµ nguyªnnh©n chÝnh t¹o nªn sù kh«ng ch¾c ch¾n khi tÝnh ®é æn ®Þnh bê dèc. C¸c kÕt qu¶ thÝ nghiÖm ®èivíi ®Êt tù nhiªn cho thÊy c¸c th«ng sè vÒ ®Êt cã thÓ ®−îc coi nh− c¸c gi¸ trÞ ngÉu nhiªn tu©ntheo luËt ph©n bè chuÈn (Lumb, 1966, Tan, Donald and Melchers, 1993) Nh− vËy ta cã thÓ coi sù kh¸c nhau cña tham sè ®Çu vµo lµ theo luËt ph©n bè chuÈn vµbao gåm: * C¸c tham sè vËt liÖu liªn quan ®Õn nhiÒu m« h×nh ®é bÒn, bao gåm c¶ träng l−îng thÓtÝch, c−êng ®é lùc dÝnh, gãc ma s¸t trong cña ®Êt; CT 2 * C¸c ®iÒu kiÖn ¸p lùc n−íc lç rçng; * §é lín cña lùc ngoµi; b) Hμm ph©n bè chuÈn Hµm ph©n bè chuÈn, th−êng ®−îc coi nh− hµm ph©n bè Gauss, ®−îc dïng chñ yÕu ®Ómiªu t¶ sù biÕn thiªn cña tham sè ®Çu vµo trong ph©n tÝch x¸c suÊt. Ph©n bè chuÈn kh¸ thÞnhhµnh v× nhiÒu hÖ thèng ®o l−êng vËt lý cho kÕt qu¶ gÇn víi mét ®−êng cong chuÈn (®−êng cong®èi xøng). Hµm ph©n bè chuÈn cã thÓ biÓu diÔn b»ng biÓu thøc to¸n häc nh− sau: ( x −μ ) 2 − 1 2σ2 -∞ toµn bé kho¶ng [-∞; + ∞]. Toµn bé miÒn n»m d−íi ®−êng cong ®Òu b»ng 1. Do ®ã, miÒn n»m d−íi ®−êng cong cho ...