考虑参数空间变异性的边坡可靠度分析非侵入式随机有限元法

提出了考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析的非侵入式随机有限元法。采用karhunen-loeve级数展开方法表征土体抗剪强度参数空间变异性，其中通过wavelet-galerkin技术求解fredholm积分方程得到相关函数的特征解。基于有限元滑面应力法计算边坡安全系数，采用随机多项式展开将隐式函数表达的安全系数替换为显式函数表达的安全系数，并编写了计算程序nisfem。研究了所提方法在考虑土体参数空间变异性的边坡稳定可靠度分析中的应用。结果表明：提出的非侵入式随机有限元法极大地提高了考虑土体参数空间变异性的边坡可靠度分析的计算效率，为解决复杂边坡稳定可靠度问题提供了一条有效的途径。考虑抗剪强度参数空间变异性的边坡可靠度分析存在临界变异系数，其随边坡安全系数的增加而增大。当抗剪强度参数的变异系数小于临界变异系数时，忽略土体参数空间变异性将会高估边坡失效概率。当边坡安全系数小于1时，边坡失效概率并不总是随着抗剪强度变异系数的增加而增大。此外，土体黏聚力和内摩擦角随机场间相关性对边坡失效概率具有十分明显的影响。