两级均质土坡位移场对边坡形态的敏感度分析

４ ０ ｋ Ｐ ａ 均布荷 栽作用下 ， 土坡 位 移 场 对 一 、 二 级 边坡 坡 度 变 化 与 平 台 高度 、 宽 度 变 化敏 感 度 的 分 布 规 律 。 结果 表 明 ： 两 级
阶 梯 型 均 质 土 坡 水 平位 移 场 与 竖 向位 移 场 对 二 级 边 坡 坡 度 最敏 感 位 置 分 别 位 于二 级 边坡 潜在 滑 移 体 下 部 与 边 坡 坡 顶 后
Ⅳ０ ～ ｚ ｉ ｚ ｅ ｄ ｄ ｍｏ ｄ ａ ｌ＝ ｄ ｍｏ ｄ ａ ｌ …ｌ ｌ ｄ ＾
陈龙珠等＿ ８ 提出了分段线性 迭代 方法分析结构动力
学 参数 的 敏 感 度 。万 林 海 等 利 用 全 局 差 分 法 建 立 材 料参 数敏 感 度 分 析 模 型 。王 双 等 ¨ 刚研 究 了基 于 节
．
ａ
ｄ
．
算参数组合方案设计响应 的极差 ， 判定各参数水 平对
设 计 响应 的 敏 感 度 ］ 。袁 继 国等 通 过 单 变 量 敏 感
度 定 性分 析 了结构 面 参数 选取 对安 全 系数 的影 响 。韩 现 民等 ［ 采用 正交 试 验 方法 建 立 不 同的 有 限元 模 型 ，
中图分 类号 ：Ｔ Ｖ ３ ９ ； Ｔ Ｖ ８ ６ １
在 岩土 工程 中 ， 采 用 单 变 量敏 感 度 分 析 方 法 与 正 交 试验 方法 计 算边 坡 应 力 、 安 全 系 数度分析 的原理
通过 边坡 各节 点 在指 定 方 向上 的微 小 改 变 （ 设 计 参数 ） ， 求 解 出边 坡 位 移 场 （ 设 计 响应 ） 关 于 边 坡 形 态
态因素 中 ， 边坡平 台高度对 边坡 位移场影响最大 ， 一级边坡坡 度对其影响最 小。 关 键 词 ：均质土坡 ；位移场 ；边坡形 态；敏 感度 ；Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ 有 限元软件 文献标 志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ ． １ ３ ７ ９ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ６ ． ０ ３ ５
（ １ ． 重庆 交 通大 学 国家 内河 航道 整 治工程 技术 研 究 中心 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ７ ４； ２ ． 黄 河科 技 学院 ， 河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 运用 Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ 有限元软件求解边坡位移 场对 边坡 形态敏 感度 的方法 ， 求解 分析 了两级 阶梯 型均 质土坡在 坡顶 受
得出有关边坡稳定性主要指标对矿房结构参数敏感程
度 。 当设 计 响应 为位 移 场 与应 力 场 等 矢 量 时 ， 很 难 用 这 两种 方法 进行 处理 ， 不 能得 到设 计 响应 的分 布规 律 。
Ｐ＝１～ Ｐ， Ｐ为 设 计 参 数 的数 目； Ｏ Ｚ 为一组状态变 量 ，
方 附近 ； 对一级边坡坡度较敏感位 置分别位 于边坡平 台后 方 附近 、 一级 边坡 潜在 滑坡 体 下部 与一级 边坡 潜在 滑移体 顶
部、 边坡 坡 顶 后 方 ； 对 边坡 平 台高 度 较 敏 感 位 置 分 别位 于 一 、 二 级 边 坡 潜 在 滑 移体 下部 与 边 坡 平 台下 方 、 一 级 边 坡 坡 面 附 近； 对 边 坡 平 台 宽度 较 敏 感位 置 分 别 位 于 二 级 边 坡 潜 在 滑移 体 下 部 与 边 坡 坡 肩 附 近 。 归 一 化 敏 感 度 显 示在 ４ 个边 坡 形
ｄ ｈ ｐ
＋
‘
＋～ Ｏ Ａ ｕ’
ｕ
ａ 咖
ｄ Ｈ
¨ ）
， ， 、
式 中： Ａ ｕ 为节 点 Ⅳ 的边 坡 摄 动 位 移 ； ， 为 边 坡 位 移
场， 可表 示 为 咖 ＝ ， （ （ ｈ ） ， Ａ ｕ （ ｈ ） ， ｈ ） ， ｒ ＝１一 ， Ｒ为边坡 位 移场 的数 目； ｈ 。 为 设计 参数 ， 即边 坡 形 态 ，
理 产状 不确 定性 的边 坡 稳定性 及 敏感 度 。这些 研究 均 未 涉及 设计 响应 关 于形 状变 化敏 感度 。形 状 变化敏 感
（ 、， ２ ）
度分 析 在 机 械 工 程 中 应 用 较 多¨ 卜 Ｊ ， 笔 者 通 过
Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ 有 限元 软件 ， 采 用机 械 工 程 中求 解 设 计 响应 关 于 形 状变化 的敏感 度 分 析 方 法 ， 计算 分 析 两级 阶梯 型
第３ ７卷 第 ６期 ２ ０ １ ５年 ６月
人
民
黄
河
Ｖｏ １ ． ３ ７． Ｎｏ ． ６
ＹＥＬＬ ＯＷ ＲＩ ＶＥＲ
Ｊ ｕ ｎ．， ２ ０ｌ ５
【 工 程 建 设 管理 】
两 级 均 质 土 坡 位 移 场 对 边 坡 形 态 的 敏 感 度 分 析
张宏 伟 ， 张 敏。
变 化 的敏 感 度 。边 坡 位 移场 ， 对 边坡 形 态 变 化 的敏 感 度计算 见 式 （ １ ） ：
ｄ 咖 ， ａ 咖
一
坡形敏感性 的研究较 多 ｊ 。单变量敏感度分析是改
变 某一 参数 而 固定 其 余 参 数 ， 找 到 各参 数 与设 计 响应 之 间的关 系 Ｊ 。 当参 数 较 多 时计 算 量 很 大 、 多个 参 数 的改 变如 何 组 合 很 难 确 定 ＿ ４ Ｊ 。正 交 试 验 方 法 利 用 计
包 括 张量 （ 如应 力张 量 ） 和标量 （ 如 等效 塑性 应变 等 ） 。
Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ 软 件计 算时 ， 通 过 指定 边 坡 各 节点 摄 动 的 方 向与大小 识别 边坡 形 态 的 变 化 ， 然后利用式 （ １ ） 求
解 边坡 位 移场 对边 坡形 态变 化 的敏感 度 。为 了便 于 比 较 边坡 位移 场 对 各 边 坡形 态 的 敏 感 度 ， 采用式 （ ２ ） 对 敏感 度进 行归 一化 处 理 。