岩土力学参数随机场的离散研究

基于岩土力学参数随机场并不一定是平稳弱变异高斯随机场这一事实,应用地质统计学原理并结合随机有限元中三种较常用的随机场离散方法对岩土力学参数随机场的离散作了探讨。由于所提方法是通过对随机场作空间变异性分析来获得随机场的空间结构特征而不是假定随机场为平稳弱变异高斯随机场,因此离散结果更切合实际     

随机场在重力坝可靠度计算中的应用

结合重力坝可靠度计算的工程实例,坝基弹性模量作为随机场,采用局部平均法离散坝基,将随机场分析程序与三维随机有限元程序相结合,分析重力坝的可靠度,并对采用随机场和不采用随机场两种情况下可靠度进行分析。研究随机场参数的相关性对重力坝可靠度计算的影响。     

土性参数随机场的离散研究

基于土性参数很多情况下并不能简化为一维或二维随机场模型这一事实，采用局部平均离散法对三维土性参数随机场作了探讨。由于文中成果是通过对土性参数随机场进行分析所得，因此，离散结果更切合实际。     

不同随机场模拟对斜坡失稳风险评估结果的影响

使用不确定性分析方法定量评估斜坡失稳风险结果受到学者们的日益重视。针对现有斜坡失稳风险评估中仅采用平稳随机场模拟土体抗剪强度参数分布特征的问题,以一不排水饱和粘土斜坡为例,结合有限元极限分析、强度折减法和蒙特卡洛模拟,讨论了使用非平稳随机场模型和平稳随机场模型模拟土体抗剪强度参数对计算斜坡失稳风险评估结果的影响。结果表明:使用传统的平稳随机场计算斜坡失稳风险的方法会高估斜坡失稳风险,使工程造价增加;安全系数高的斜坡滑面不一定是浅层滑面;斜坡竖直相关距离对采用非平稳随机场计算其失稳风险结果影响较小,而斜坡竖直相关距离对采用平稳随机场计算其失稳风险结果影响显著;斜坡竖直相关距离对滑动面位置和形状的影响较弱。     

二维空间随机场的浅基础极限承载力可靠度分析

目前浅基础极限承载力可靠度分析普遍采用简化方法,虽然进行了多次计算,但每次计算时都是采用定值参数,不能考虑土体空间的变异性.本文利用随机场理论对一刚性浅基础进行可靠度分析,采用二维随机场与Monte-carlo方法结合,将土体的粘聚力作为一个空间二维随机场,对比随机场和定值分析的结果,分析了土体粘聚力空间变异性对浅基础极限承载力及其可靠度的影响.     

边坡随机场数字图像特征CNN深度学习及可靠度分析

考虑土体强度空间变异性,提出了数字图像化随机场特征深度学习模型并进行边坡稳定可靠度分析。通过Karhunen-Loeve展开法离散边坡土体随机场并将离散结果转化为数字图像,建立起随机场图像与边坡功能函数值之间隐式关系的卷积神经网络（CNN）代理模型,进而计算随机场数字图像表征后边坡的失效概率。在建立CNN代理模型时,采用拉丁超立方抽样、贝叶斯优化和五折交叉验证以提高精度。最后以单层不排水饱和黏土边坡和双层黏性土边坡为例说明了该方法的有效性。结果表明：在随机场高维表征图像化和边坡小概率失稳情况下,所提CNN深度学习模型能够比较精确地逼近真实边坡稳定性计算结果,进而显著提高考虑随机场模拟的边坡可靠度分析计算效率。     

土质边坡可靠性分析的分层非平稳随机场模型

在边坡稳定可靠度分析中使用较为广泛的土性参数平稳随机场模型,通常假设土性参数具有定值涨落尺度或相关长度。对于土壤类别差异较大、分层显著的边坡,尤其是存在局部软弱层的边坡,该模型无法有效模拟不同土层尤其是软弱层的影响。为此,针对由不同类别土壤构成的具有显著分层特性的土性边坡,建立了沿深度方向具有多涨落尺度的土性参数非平稳随机场模型。采用连续回归分析各层土性参数的均值变化函数与方差结构,利用指数相关函数构建非平稳随机场的协方差矩阵,建立了具有多涨落尺度的土性参数非平稳随机场模型,应用塑性极限分析方法,对一个实际工程边坡进行了稳定可靠性分析,研究了黏聚力、内摩擦角等强度参数的非平稳性对临界滑移面形状、位置以及边坡稳定可靠度的影响。分析结果表明,所建具有分层非平稳随机场模型,适于土性参数沿土体埋深呈明显分层特征的土质边坡,能有效反映局部软弱层对边坡稳定可靠性的影响,而平稳随机场模型或均值连续变化的非平稳随机场模型则适于由同一类型土壤构成的边坡。     

土层剖面随机场模型适用性探讨

根据平稳随机过程的基本概念和大量CPT钻孔资料,检验了CPT数据空间分布的平稳性和各态历经性,根据检验过程和结果对Vanmarcke土层剖面随机场模型于河北省山前冲洪积土层的适用性进行了探讨。     

岩土随机场空间离散的综合法

基于岩土工程中土性复杂性、空间性和边界无限元特性,提出一种三维随机场离散的综合法,对地基建立随机有限元—无限元耦合模型进行基础沉降计算分析,结果表明该法更切实际。     

超大直径盾构隧道随机场建模及分析研究

超大直径盾构在掘进过程中由于面临复杂的地质环境,其地质参数的不确定性导致盾构驾驶司机往往依赖于经验进行操作,存在一定的未知风险。尽管随机场模型能在一定条件下描述土体参数的空间变异性,但对于变异性较高的土体往往难以合理评价其参数的差异性。因此,本文通过将随机场理论与克里金方法相结合,从而建立以有限钻孔数据为约束条件的随机场;并以某盾构隧道工程中部分黏聚力、内摩擦角数据为基础验证了该方法的适用性。结果显示:(1)完全随机场模型能基于岩土力学参数的统计量信息,在一定程度上模拟其空间变异性;(2)约束随机场模型能充分利用有限的钻孔数据表征土体各空间位置岩土力学参数的差异性,从而可为超大直径盾构施工提供较为详细的岩土力学参数资料,进而对盾构掘进操作参数的选取提供一定帮助。     

长江堤防三维随机渗流场研究

给出分析各向异性非均质稳定随机渗流场问题的三维有限元模型;结合实际工程问题,统计分析长江荆南干堤土性参数的分布特征,通过Kolomogorov-Smirnov统计检验表明,渗透系数呈高斯分布假设可以接受。通过对长江荆南干堤随机渗流场的三维有限元统计模拟的数值分析,研究长江荆南干堤渗流场的各种随机特性,并进一步对随机模拟结果进行统计检验,验证模拟结果的合理性。在实际的分析研究中把上下游水位的随机波动引入三维有限元的随机分析模型,分析上下游水位的变异性对渗流场矢量的随机干扰和边界条件的随机性对随机渗流场分析结果变异性的影响。在此基础上进一步考虑施加诸如垂直截渗墙、下游导渗沟等抗渗措施后其作为复杂边界条件的扰动,在与场内土性参数的变异性共同影响下,对渗流场水头势分布的随机干扰特性,并与相应的确定性稳定渗流场问题的结果对比,证实随机渗流场研究的必要性、可行性及实用性,实现对长江荆南干堤的三维渗流场的较为全面的随机场模拟及特性分析,分析得到的结论通过统计检验并结合实测工程数据对照证明是可靠的,所研制的程序是适用的。     

岩土力学参数随机场的空间变异性分析及单元体力学参数赋值研究

岩土类力学介质通常为非均质体,其力学参数具有空间变异性,宜将它们视为随机场加以研究。应用地质统计学方法对岩土力学参数随机场的空间变异性作了分析以及有限元单元体的力学参数赋值作了探讨。     

柔性桩沉降的随机响应

采用小波动方法结合剪切位移法,将土体弹性模量视为沿深度方向的一维平稳随机场,推导出了柔性桩桩顶沉降响应方差的解析表达式.通过算例分析了桩端为不同支撑条件下桩顶沉降响应方差与竖向相关距离的关系.得出了柔性桩桩端上与桩周土弹性模量相等时桩顶沉降响应方差更接近于桩端自由的情况;当土弹性模量的竖向自相关距离大于桩长时其变化对桩顶沉降响应方差影响不大的结论.     

多维地震作用下网壳结构的随机分析方法

本对网壳结构在多维地震作用下的随机地震反应分析方法进行了研究，将大连理工大学林家浩教授提出的“虚拟激励法”进一步推广应用到结构多维地震作用领域，给出了虚拟激励多维随机振动分析方法，对多维地震动的随机模型及相关性进行了探讨，在此基础上，对一双层球面网壳在多维地震作用下的随机响应进行了分析，给出了主要结论。     

随机场理论在抗剪强度指标统计中的应用

 根据土力学关于地基承载力等课题的基本假定,土的抗剪强度指标是描述均匀土体平均强度趋势的参数,统计时应计算其一定空间范围的均值及其均值方差,因而有必要将随机场理论引入抗剪强度指标的统计方法,并考虑土性指标的自相关性及互相关性。以抗剪强度指标的传统统计方法为基础,结合随机场理论,提出抗剪强度指标的随机场统计方法,在抗剪强度指标统计时既考虑单个指标的自相关性,又考虑指标之间的互相关性;并且不必分别研究c,tanj 的自相关函数及互相关函数,而是通过回归直接得到其均值方差,使计算大为简化。最后,通过天津新港的工程算例,进一步说明用此统计方法得到的可靠度指标与工程的实际安全程度相对应,且较传统的统计方法更为合理。     

基础转动结构随机地震响应分析的复模态法

对多自由度基础转动结构随机地震响应问题进行了系统研究。针对用第一振型将上部结构展开所得方程为非经典阻尼和非对称结构情况 ,用复模态法解耦 ,获得了以第一振型表示的结构地震响应的解析解 ,对单自由度体系 ,此解即为结构响应的精确解。该方法可用于隔震结构、加层减震结构、带TMD减震结构的随机响应分析与优化设计     

单层球面网壳在多维地震作用下的随机响应分析

采用课题组推导的多维虚拟激励理论方法及自编计算机程序，对常用K6型单层球面网壳多维地震反应规律进行了系统研究。论文首先对功率谱计算时的参数取法进行了讨论，然后对单层球面网壳进行了大量多维与单维响应对比分析，考虑了矢跨比、荷载、跨度等主要结构参数影响，给出了主肋、环杆、斜杆在不同参数下多维与单维地震反应对比规律及数值范围。分析结果表明，网壳大量主要受力杆件三维地震内力远远大于单维地震内力，得出在网壳抗震设计中必须要进行三维地震作用分析的结论。本文结果为网壳工程设计提供了参考。     

贮灰场防渗处理土工膜施工方法探讨

陈述了贮灰场坝脚以下 ,水中土工膜铺设方法和坝脚以上坡面土工膜铺设的做法     

二维随机孔隙岩石模型及其波场分析

 建立非均匀介质中随机孔隙岩石模型,引入局部半径(r)和局部孔隙密度(p)两个模型参数。用局部半径(r)表示每一个孔隙分布区的半径,用局部孔隙密度(p)表示孔隙介质在各个孔隙分布区中所占空间的百分比。这个模型可以模拟孔隙尺度具有空间统计分布的随机孔隙岩石介质,并将随机介质模型参数(r,p)与孔隙介质的宏观特性(弹性波速度)直接联系起来。结果表明,选择合适的模型参数能够描述实际复杂的孔隙岩石介质。不同形式的随机孔隙岩石模型中纵波速度和横波速度的变化程度各不相同。弹性波速度相对于大孔隙的响应更容易分辨,在一定的局部孔隙密度和局部半径下,孔隙分布的相对位置变化对波速几乎没有影响。横波对随机孔隙岩石的分辨率比纵波高,横波对随机介质各向异性,特别是对微裂隙相当敏感。     

砌块传热分析与合理应用

从理论上对空心砌块的传热过程进行了研究 ,指出它内部存在两种传热方式 :交界面附近区域是对称二维温度场 ,该域内既有壁面温差方向的传热又有上下之间相互转换的对称传热。在非交界面附近区域内是一维温度场下的传热。鉴于整个砌块传热的复杂性 ,其当量导热热阻只有测试才行。另外 ,又从提高砌块隔热保温效果出发 ,指出正确的开孔方式与使用方法