D0I:10.13374/i.issm1001053x.2005.03.005 第27卷第3期 北京科技大学学报 Vol.27 No.3 2005年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2005 变坡角浅层粘土斜坡稳定敏感性分析 谭卓英蔡美峰 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 摘要用地球物理方法确定了滑坡体的坡底滑移面，重建了斜坡体，并根据坡角的变化划 分了块段，运用力的递推原理，计算了滑坡体块段的稳定性系数，对坡角、含水率、内摩擦角、 内聚力、静水压力、地震力及列车荷载等因素进行了分析，讨论了敏感性分析中因子变化步 长、范围及因子的相关性，获得了粘性土层容重、内摩擦角、内聚力与含水率之间以及内摩擦 角与内聚力之间的耦合关系方程，在因子独立及关联作用下，分别对斜坡稳定性进行了单因 素分析并确定了敏感性因子，结果表明，内摩擦角、内聚力、坡角及含水率是影响斜坡稳定性 的主要敏感性因素，将滑坡因子作为独立变量和非耦合处理时，将弱化含水率及内聚力在稳 定性分析中的影响. 关键词变坡角：粘土斜坡：稳定性：相关性：敏感性分析 分类号P642.22 在敏感性分析中，不确定性因素一般被假定 虽是建立在专家评分的基础上，具有较高的置信 为相互独立或互不关联的变量，变量的变化幅度 度（不排除个体误判），但不能确定因子间的相互 及发生概率也被设定为相等.这在解决实际问题 作用.在灰色关联模型中，敏感性因子构成的子 时存在局限性.事实上，有些不确定性因素对指 序列同样存在变量区间、概率估计及因子间的相 标的影响是交叉的和综合的，其变化的幅度及概 关性问题.而正交设计可以考虑因子间的相互影 率是随机的，由此所确定的敏感性因素，在未来 响，但需要知道因子间相互影响的函数关系. 发生某一幅度的变动概率可能很小：而在所认定 通过研究认为，要解决敏感性分析中的分异 的非敏感性因素中，某些因素可能在未来发生某 问题，首先需要确定以下问题：(1)独立因子与相 一幅度变化的概率却很大.也就是说，由此所确 关性因子：(2)因子变量的可能变化区间：(3)相关 定的敏感性及非敏感性因素在未来事件中可能 性因子（依赖型因子）的相互作用关系及其定量 发生不等概率和不等幅度，出现分异.因此，为了 表达：(4)因子发生概率的区间估计或判断.本文 确保推论与事件结果的一致性，在敏感性分析 基于上述思想，针对某土质浅层滑坡进行了敏感 中，确定不确定性因子变量的变化区间、变量间 性分析的探索，希望对敏感性分析方法的研究及 的相互关系及发生的可能性是相当重要的. 其应用有所借鉴 采用模糊统计分析和灰色关联模型，通过 专家评判，可提高对事件概率以及变量区间估计 1滑坡稳定性影响因子分析 的可靠性.而正交设计方法则解决了多因素、多 1.1滑坡体工程地质条件 水平以及相关性问题，通过位级极差分析及方差 滑坡体位于西南某铁路枢纽线K343+380∽ 分析，可以确定关键因子，找出影响指标最大因 +450段，滑坡区线路为东西向，南临江，北靠山， 子的位级组合，这些方法上的进步可以提高敏感 地势北高南低，高差98m,平均坡角15.26°.在斜 性分析的可靠性，然而，在模糊数学方法中，因子 坡体东侧及西侧下部各有一自然冲沟，形成滑坡 的权重（或隶属度）以及对因子区间的概率估计 的自然切割面；坡体东、西两侧山地和南部（斜坡 收稿日期：2004-10-13修回日期：2004-12-10 前沿临江处)开挖地段出露泥岩，线路北部山坡 基金项目：国家自然科学基金重大项目No.50490271) 出露砂岩.根据地球物理探测及所揭露的岩层判 作者简介：谭卓英(1965一)，男，博士第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 心 变坡角浅层粘土斜坡稳定敏感性分析 谭卓英 蔡美峰 北 京科 技大学 土 木与环 境 工 程 学 院 ， 北 京 摘 要 用 地 球物理 方 法 确 定 了滑 坡体 的坡底 滑 移 面 ， 重 建 了斜坡 体 ， 并根据 坡 角 的变 化划 分 了块 段 ， 运 用 力 的递 推 原理 ， 计 算了滑 坡 体块 段 的稳 定性 系数 对 坡角 、 含水 率 、 内摩擦 角 、 内聚 力 、 静水 压 力 、 地 震 力及 列 车荷载等 因 素进 行 了分 析 ， 讨论 了敏感 性分 析 中因 子变 化 步 长 、 范 围及 因 子 的相 关性 ， 获得 了粘 性 土 层 容重 、 内摩擦 角 、 内聚 力与含 水 率之 间 以及 内摩擦 角与 内聚 力之 间 的祸 合 关 系方程 在 因子 独 立 及 关联 作用 下 ， 分别 对斜 坡 稳 定性进 行 了 单因 素分 析 并确 定 了敏 感 性 因 子 结 果表 明 ， 内摩擦 角 、 内聚 力 、 坡角及 含水 率是 影 响斜 坡稳 定 性 的主 要 敏 感 性 因素 将滑 坡 因 子作为独 立 变量 和 非祸合 处 理 时 ， 将 弱化 含 水 率及 内聚 力在 稳 定性 分 析 中的影 响 关键 词 变坡 角 粘 土 斜坡 稳 定 性 相 关性 敏 感性 分 析 分 类号 在 敏感 性 分析 中 ， 不确 定性 因 素 一 般被 假 定 为相 互 独 立或 互 不 关联 的变量 ， 变 量 的变化 幅度 及 发 生概 率 也 被 设 定为相 等 这在 解 决 实 际 问题 时存 在 局 限性 事 实上 ， 有些 不确 定性 因素 对 指 标 的影响是交 叉 的和 综合 的 ， 其 变化 的幅度 及 概 率 是 随机 的 由此 所确 定 的敏 感 性 因素 ， 在 未来 发生某 一 幅度 的变 动概 率可 能很 小 而 在所 认 定 的非敏感性 因 素 中 ， 某些 因 素可 能在 未 来发 生 某 一 幅度 变 化 的概 率 却很 大 也 就 是 说 ， 由此 所 确 定 的敏 感 性 及 非 敏 感 性 因 素 在 未 来事 件 中可 能 发生 不等概率和 不等幅度 ， 出现 分异 因此 ， 为 了 确 保 推 论 与 事 件 结 果 的一 致 性 ， 在 敏 感 性 分 析 中 ， 确 定 不 确 定性 因 子 变 量 的变 化 区 间 、 变 量 间 的相 互 关系 及 发 生 的可 能性 是 相 当重 要 的 采 用模 糊 统计 分析 和 灰 色 关联模 型 『，， ， 通 过 专家评 判 ， 可 提 高对 事件 概 率 以及变 量 区 间估计 的可 靠性 而 正 交 设计 方法 则解 决 了多 因素 、 多 水平 以及相 关性 问题 ， 通 过位 级 极差 分析及方 差 分 析 ， 可 以确 定 关键 因 子 ， 找 出影 响指 标 最 大 因 子 的位 级组合 这些 方法 上 的进 步可 以提 高敏 感 性分析 的可靠 性 然 而 ， 在模糊数 学方法 中 ， 因子 的权 重 或 隶 属度 以及 对 因 子 区 间 的概 率估 计 收稿 日期 修 回 日期 一 一 基金 项 目 国家 自然科 学基 金 重 大 项 目 作者 简介 谭卓 英 一 ， 男 ， 博 士 虽 是建立 在 专家评 分 的基础 上 ， 具有较 高 的置 信 度 不排 除个 体误 判 ， 但 不 能确 定 因子 间的相 互 作用 在 灰色 关联 模 型 中 ， 敏 感 性 因 子构 成 的子 序 列 同样存在变 量 区 间 、 概 率估计 及 因子 间的相 关性 问题 而 正 交设计可 以考 虑 因子 间 的相 互 影 响 ， 但 需要 知道 因子 间相 互 影 响 的 函 数 关 系 通 过研 究认 为 ， 要 解 决敏 感 性 分 析 中的分 异 问题 ， 首 先 需要 确 定 以下 问题 独 立 因子 与相 关性 因子 因子变 量 的可 能变 化 区 间 相 关 性 因子 依赖 型 因子 的相 互 作用 关 系及 其 定量 表 达 因子 发 生 概 率 的 区 间估 计 或 判 断 本 文 基 于 上 述 思想 ， 针对 某 土质 浅层 滑坡进 行 了敏感 性 分析 的探 索 ， 希望 对 敏感性 分析 方法 的研 究及 其 应 用 有 所 借 鉴 滑 坡稳 定性 影 响 因 子 分 析 滑 坡体 工 程 地 质 条件 滑 坡 体 位 于 西 南 某 铁 路枢 纽 线 十 叻 段 ， 滑 坡 区 线 路 为东西 向 ， 南 临江 ， 北靠 山 ， 地 势北 高南低 ， 高差 ， 平 均 坡 角 巧 在斜 坡 体 东侧及 西侧 下 部各有一 自然 冲沟 ， 形成 滑坡 的 自然切 割 面 坡 体 东 、 西 两侧 山地 和 南部 斜坡 前 沿 临江 处 开 挖 地 段 出露 泥 岩 ， 线 路 北 部 山坡 出露砂 岩 根据 地球物 理探 测及 所揭 露 的岩层 判 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2005．03．005