近日，同济大学工程风险研究团队段祥睿博士、张洁教授、胡金政博士、薛亚东教授和中南大学的刘磊磊教授在《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》期刊上发表了题为“Hybrid response surface method for system reliability analysis of pile-reinforced slopes”的研究论文，报道了抗滑桩加固边坡系统可靠度分析方法的最新研究成果。

抗滑桩是一种常用的边坡加固方法。为考虑抗滑桩加固边坡稳定性分析中的不确定性可采用可靠度方法进行分析。由于抗滑桩与被加固的边坡具有复杂的土与结构相互作用，有必要基于三维数值模型对抗滑桩加固边坡进行分析。但采用三维数值模型模拟抗滑桩加固边坡（图1），一方面计算成本高，另一方面抗滑桩的功能函数仅在土体稳定的安全域中具有定义，因此相应的可靠度分析具有难度。

对此，文中提出了一种高效的混合响应面方法来分析抗滑桩加固边坡的系统可靠度。其中采用支持向量机（图2）和Kriging模型（图3）来分别预测土体失稳和抗滑桩失效，然后提出了一个混合响应面系统可靠度分析策略来实施抗滑桩加固坡的可靠度分析。文中采用一个算例对上述方法的适用性进行了说明（图4），并分析了不同加固参数对抗滑桩加固边坡可靠度的影响（图5）。

图1 抗滑桩加固边坡三维几何模型

图2 支持向量机预测验证

图3 Kriging模型预测验证

图4 抗滑桩加固边坡代表性滑动面

图5 抗滑桩配筋率（ρ₀）、桩位（L_x）、桩间距（S/W）、桩长（L_p）对桩土系统可靠度的影响

研究表明:（1）所提出的基于支持向量机和Kriging模型的混合响应面方法可以克服抗滑桩功能函数不完整的挑战，高效实施基于三维数值模型的抗滑桩加固边坡系统可靠度分析;（2）抗滑桩的失效对系统失效概率贡献显著。配筋率可以有效地降低抗滑桩的失效概率。存在一个临界配筋率，超过该临界配筋率，系统失效概率对配筋率不敏感;（3）桩间距对土体拱起效应影响显著。通过算例分析表明，当桩间距与桩宽比（S/W）大于4时，土体拱起效应的影响逐渐减小；当S/W ≥ 6时，土体拱起效应的影响完全消失。说明S/W = 4可能是桩间距的最佳选择;（4）抗滑桩加固边坡的可靠度还取决于抗滑桩的位置和长度。存在一个抗滑桩最优加固位置和最优长度。

第一作者

段祥睿 博士   

主要从事岩土工程不确定性与可靠度分析相关研究工作

邮箱：angusduan@tongji.edu.cn

第二作者和通讯作者

张洁 教授   

主要从事岩土及地下工程风险分析与控制、地下结构安全评价与韧性提升以及土木工程数据科学及应用方面的相关研究

邮箱：cezhangjie@tongji.edu.cn

第三作者

刘磊磊 教授

主要从事岩土工程不确定性与可靠度分析、边（滑）坡稳定性分析与大变形数值模拟以及地质灾害风险智能防控等方面的研究

邮箱：csulll@foxmail.com

第四作者

胡金政 博士

主要从事工程风险分析、建筑企业安全发展战略等方面的研究

邮箱：tjcce_hujz@tongji.edu.cn

第五作者

薛亚东 研究员

主要从事工程建设全过程安全风险评估与管理、工程安全风险管理系统（理论与开发）、地下工程结构健康、硬岩隧道掘进力学TBM、地下工程智能化等方面的研究工作

邮箱：yadongxue@tongji.edu.cn

文献引用

Duan X, Zhang J, Liu L, Hu J, Xue Y, Hybrid response surface method for system reliability analysis of pile-reinforced slopes, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering (2024), doi: https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2023.12.013.

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2023.12.013

撰稿人：段祥睿、谢小创

编辑：李__曦

校对：章艺严

审核：申轶尧