基于正交试验和神经网络的堤防边坡抗滑稳定可靠度研究

王小兵, 夏晓舟, 章青

长江科学院院报 ›› 2019, Vol. 36 ›› Issue (10) : 89-93.

PDF(1340 KB)
PDF(1340 KB)
长江科学院院报 ›› 2019, Vol. 36 ›› Issue (10) : 89-93. DOI: 10.11988/ckyyb.20190868
堤防工程安全运行与监测预警

基于正交试验和神经网络的堤防边坡抗滑稳定可靠度研究

  • 王小兵, 夏晓舟, 章青
作者信息 +

Reliability Analysis on Anti-sliding Stability of Levee SlopeBased on Orthogonal Test and Neural Network

  • WANG Xiao-bing, XIA Xiao-zhou, ZHANG Qing
Author information +
文章历史 +

摘要

对于功能函数不能显式表达的边坡类等复杂结构,不方便采用传统的可靠度理论计算其失效概率,因而采用BP神经网络模型代替边坡失效的隐式函数,通过神经网络强大的非线性拟合能力进而构造边坡抗滑稳定可靠度分析的功能函数,并结合蒙特卡洛方法计算边坡抗滑稳定的失效概率。采用正交试验选取网络训练所需的样本点,利用有限元强度折减法计算样本点的抗滑稳定安全系数。通过算例研究了以内摩擦角和黏聚力为随机变量的堤防边坡抗滑稳定的失效概率,验证了该方法操作的简便性与结果的合理性。

Abstract

It is not convenient to calculate failure probability using traditional reliability theory for complex structures such as levee slope whose performance function cannot be explicitly expressed. In this paper, neural network model is used to replace the performance function of slope and the Monte-Carlo method is used to calculate the failure probability. The samples for training network are generated through orthogonal trial, and the safety factors of the samples are calculated by the strength reduction method of finite element method (FEM). The failure probability is calculated by constructing performance function by using the strong non-linear fitting ability of neural network. Through an example calculation, the failure probability of levee slope is studied with internal friction angle, cohesion force and elastic modulus as random variables. This method is proved to be simple and reasonable.

关键词

堤防边坡 / 抗滑稳定 / 可靠度分析 / 正交试验 / BP神经网络 / 蒙特卡洛法 / 失效概率

Key words

levee slope / anti-sliding stability / reliability analysis / orthogonal trial / BP neural network / Monte-Carlo method / failure probability

引用本文

导出引用
王小兵, 夏晓舟, 章青. 基于正交试验和神经网络的堤防边坡抗滑稳定可靠度研究[J]. 长江科学院院报. 2019, 36(10): 89-93 https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190868
WANG Xiao-bing, XIA Xiao-zhou, ZHANG Qing. Reliability Analysis on Anti-sliding Stability of Levee SlopeBased on Orthogonal Test and Neural Network[J]. Journal of Changjiang River Scientific Research Institute. 2019, 36(10): 89-93 https://doi.org/10.11988/ckyyb.20190868
中图分类号: TU457   

参考文献

[1] 王 曼,王卫红,华锡江.基于ABAQUS强度折减法的边坡稳定性分析[J].武汉大学学报(工学版),2019,51(增刊):169-173.
[2] 申林方,王志良,常海滨,等.基于概率配点法的岩土材料参数随机场及其响应分析[J].计算力学学报,2015,32(1):64-69.
[3] 张 明,金 峰.结构可靠度计算[M].北京:科学出版社,2015.
[4] 苏永华,李 帅,苏 雅.岩土体结构失稳概率的二次二阶矩评估方法[J].湖南大学学报(自然科学版),2018,45(11):120-126.
[5] 张隆松,李典庆,曹子君,等.考虑不确定性的基坑变形可靠度高效蒙特卡洛分析方法[J] .武汉大学学报(工学版),2019,52(3):208-215.
[6] 姜同川.正交试验设计[M].济南:山东科学技术出版社,1985.
[7] 于国强,张茂省,王根龙,等.支持向量机和BP神经网络在泥石流平均流速预测模型中的比较与应用[J].水利学报,2012,43(增刊2):105-110.
[8] 茆诗松,程依明,濮晓龙,等.概率论与数理统计教程[M].2版.北京:高等教育出版社,2011.
[9] 钟志辉,杨光华,张玉成,等.基于局部强度折减法的土质边坡位移研究[J].岩土工程学报,2011,33(1):196-201.
[10]蔡 文,曹 洪,罗 彦,等.强度折减有限元模拟边坡牵引式破坏过程[J].岩石力学与工程学报,2011,30(增刊2):3529-3533.
[11]费 康,张建伟.ABAQUS在岩土工程中的应用[M].北京:中国水利水电出版社,2013.
[12]房智恒,王李管,彭南良,等.高陡坡整体与局部失稳的强度折减及安全度判别分析[J].重庆大学学报,2015,38(6):8-14.
[13]宋永东,苏立君,张崇磊,等.基于极限学习机的边坡可靠度分析[J].长江科学院院报,2018,35(8):78-83.

基金

国家重点研发计划项目(2017YFC1502603);中央高校基本科研业务费专项(2019B65814);江苏省研究生科研创新计划项目(SJKY19_0422)

PDF(1340 KB)

Accesses

Citation

Detail

段落导航
相关文章

/