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    基于正交设计的麻柳林滑坡稳定性敏感分析

    刘毅 赵斌滨 殷坤龙 陈丽霞 桂蕾 梁鑫

    刘毅, 赵斌滨, 殷坤龙, 陈丽霞, 桂蕾, 梁鑫, 2019. 基于正交设计的麻柳林滑坡稳定性敏感分析. 地球科学, 44(2): 677-684. doi: 10.3799/dqkx.2018.195
    引用本文: 刘毅, 赵斌滨, 殷坤龙, 陈丽霞, 桂蕾, 梁鑫, 2019. 基于正交设计的麻柳林滑坡稳定性敏感分析. 地球科学, 44(2): 677-684. doi: 10.3799/dqkx.2018.195
    Liu Yi, Zhao Binbin, Yin Kunlong, Chen Lixia, Gui Lei, Liang Xin, 2019. Sensitivity Analysis of Maliulin Landslide Stability Based on Orthogonal Design. Earth Science, 44(2): 677-684. doi: 10.3799/dqkx.2018.195
    Citation: Liu Yi, Zhao Binbin, Yin Kunlong, Chen Lixia, Gui Lei, Liang Xin, 2019. Sensitivity Analysis of Maliulin Landslide Stability Based on Orthogonal Design. Earth Science, 44(2): 677-684. doi: 10.3799/dqkx.2018.195

    基于正交设计的麻柳林滑坡稳定性敏感分析

    doi: 10.3799/dqkx.2018.195
    基金项目: 

    国家自然科学基金资助项目 41572292

    国家自然科学基金资助项目 41601563

    国家自然科学基金资助项目 41572278

    国家电网公司科技项目 GCB17201700121

    国家重点研发计划 2018YFC0809400

    国家自然科学基金资助项目 41641012

    详细信息
      作者简介:

      刘毅(1989-), 男, 博士研究生, 主要从事滑坡灾害机理研究.

      通讯作者:

      殷坤龙

    • 中图分类号: P694

    Sensitivity Analysis of Maliulin Landslide Stability Based on Orthogonal Design

    • 摘要: 以麻柳林滑坡为例,选取了内摩擦角、粘聚力、渗透系数、浸没率、库水位下降速率及降雨量等6个因素进行了正交试验,采用极差分析法进行了稳定性敏感分析.结果表明,滑坡稳定性及其变化率主要由内因决定,库水和降雨对其影响较小.滑坡稳定性对内摩擦角最敏感,其次依次为渗透系数、粘聚力和浸没率.滑坡初始稳定性主要由内摩擦角和粘聚力决定.滑坡稳定性随浸没率的降低而逐步增加,但增幅较小;渗透系数对滑坡稳定系数变化率的影响最大,并存在临界值K0,渗透系数大于K0时,滑坡稳定性随渗透系数的增加而增加,渗透系数小于K0时,滑坡稳定性随渗透系数的降低而降低.

       

    • 图  1  麻柳林滑坡平面图

      Fig.  1.  Plan of Maliulin landslide

      图  2  麻柳林滑坡深部位移监测结果

      Fig.  2.  Results of deep displacement monitored by inclinometer

      图  3  计算浸没率的概化模型

      Fig.  3.  A generalized model for calculating immersion ratio

      图  4  库水位下降阶段调度模型及降雨加载位置

      Fig.  4.  Calculation model for reservoir drawdown and rainfall

      图  5  麻柳林滑坡计算模型与参数

      Fig.  5.  Calculation model and soil properties for stability analysis

      图  6  各因素变化对滑坡稳定性的影响

      Fig.  6.  Effect on landslide stability by various factors

      图  7  各因素水平变化时对滑坡稳定性变化率的影响

      Fig.  7.  Effect on changed ratio of factor of safety by various factors

      图  8  渗透系数K一定时滑坡稳定性变化特点

      a.K1水平稳定性变化率η; b.K3水平稳定性变化率η; c.K5水平稳定性变化率η; d.K1水平稳定性Fs

      Fig.  8.  Characteristics of landslide stability under certain permeability coefficient K

      图  9  内摩擦角与滑坡稳定性的关系

      a.内摩擦角与初始稳定性关系; b.内摩擦角与最终稳定性关系

      Fig.  9.  Relationship between internal friction angle and landslide stability

      表  1  万州3 d降雨量降雨重现期(单位:mm)

      Table  1.   The extreme rainfall of three consecutive days in Wanzhou district

      重现期 第一阶段
      1/1~4/20
      第二阶段
      4/21~6/20
      第三阶段
      6/21~9/30
      第四阶段
      10/1~12/31
      5年 50.32 108.61 167.15 64.37
      10年 61.58 133.21 208.48 76.48
      20年 72.27 157.23 249.16 87.82
      50年 85.85 188.44 302.32 102.08
      100年 95.84 211.76 342.22 112.50
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      表  2  正交试验因素水平

      Table  2.   Factor levels of orthogonal experiment

      水平 粘聚力
      c(kPa)
      内摩擦角
      φ(°)
      渗透系数
      K(m/s)
      浸没率α
      (%)
      重现期T
      (a)
      下降速率
      V(m/d)
      1 15 10 1E-4 77.85 5 0.3
      2 19 12 5E-5 72.85 10 0.6
      3 23 14 1E-5 67.85 20 0.9
      4 27 16 5E-6 62.85 50 1.2
      5 31 18 1E-6 57.85 100 1.5
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      表  3  正交设计方案及计算结果

      Table  3.   Calculation scheme and results of the orthogonal experiment

      试验序号 工况 c φ K α V T 稳定系数Fs 变化率η(%)
      1 A1 1 1 1 1 1 1 0.81 11.42
      2 B1 1 2 2 2 2 2 0.91 7.16
      3 C1 1 3 3 3 3 3 0.95 -1.93
      4 D1 1 4 4 4 4 4 1.06 -5.61
      5 E1 1 5 5 5 5 5 1.17 -7.71
      6 C2 2 1 2 3 4 5 0.81 6.19
      7 D2 2 2 3 4 5 1 0.88 -3.24
      8 E2 2 3 4 5 1 2 0.99 -5.08
      9 A2 2 4 5 1 2 3 0.98 -11.60
      10 B2 2 5 1 2 3 4 1.40 10.79
      11 E3 3 1 3 5 2 4 0.80 -3.53
      12 A3 3 2 4 1 3 5 0.84 -7.70
      13 B3 3 3 5 2 4 1 0.94 -10.50
      14 C3 3 4 1 3 5 2 1.30 10.67
      15 D3 3 5 2 4 1 3 1.45 9.13
      16 B4 4 1 4 2 5 3 0.78 -8.14
      17 C4 4 2 5 3 1 4 0.87 -9.86
      18 D4 4 3 1 4 2 5 1.21 9.79
      19 E4 4 4 2 5 3 1 1.33 6.66
      20 A4 4 5 3 1 4 2 1.27 -3.93
      21 D5 5 1 5 4 3 2 0.81 -9.27
      22 E5 5 2 1 5 4 3 1.11 8.11
      23 A5 5 3 2 1 5 4 1.15 3.41
      24 B5 5 4 3 2 1 5 1.20 -3.53
      25 C5 5 5 4 3 2 1 1.29 -5.69
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      表  4  稳定系数极差分析结果

      Table  4.   Range analysis of factor of safety

      均值 c φ K α V T
      Fs1 0.98 0.80 1.16 1.01 1.06 1.05
      Fs2 1.01 0.92 1.13 1.04 1.04 1.06
      Fs3 1.06 1.05 1.02 1.04 1.07 1.05
      Fs4 1.09 1.17 0.99 1.08 1.04 1.05
      Fs5 1.11 1.32 0.95 1.08 1.05 1.05
      Rj 0.13 0.52 0.21 0.07 0.03 0.01
      改变率 13.62 64.33 21.89 6.83 2.82 0.73
      敏感性 φ> K > c > α > V > T
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      表  5  稳定系数变化率极差分析结果

      Table  5.   Range analysis of changed ratio of factor of safety

      均值 c φ K α V T
      η1 0.67 -0.67 10.16 -1.68 0.42 -0.27
      η2 -0.59 -1.10 6.51 -0.84 -0.77 -0.09
      η3 -0.38 -0.86 -3.23 -0.12 -0.29 -0.89
      η4 -1.10 -0.68 -6.45 0.16 -1.15 -0.96
      η5 -1.39 0.52 -9.79 -0.31 -1.00 -0.59
      Rj 2.06 1.62 19.94 1.84 1.57 0.87
      敏感性 K > c > α > φ> V > T
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      表  6  各因素对滑坡稳定性影响曲线的线性拟合

      Table  6.   Linear fitting of various factors on landslide stability

      因素 线性拟合公式 R2
      φ y=0.128 4x+0.666 5 0.999 2
      K y=-0.055 4x+1.21 8 0.946 1
      c y=0.034 6x+0.948 1 0.978 0
      α y=0.017 1x+1.000 4 0.884 2
      V y=-0.001 8x+1.057 1 0.044 0
      T y=0.000 1x+1.051 4 0.003 7
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    出版历程
    • 收稿日期:  2018-09-15
    • 刊出日期:  2019-02-15

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