岩土参数概率分布类型及其选择标准

 岩土参数的概率分布类型对风险评价和可靠度分析具有相当大的影响,对其研究是一项基础性的重要工作。从分析总结各种概率分布类型的产生背景、所描述对象的物理意义着手,将其分门别类,发现大致有5大系列,即Bernoulli分布系列、Poisson分布系列、极值分布系列、中心极限分布系列和用于统计分析的分布系列。然后研究岩土参数被建模为随机变量时影响其不确定性的因素,得出用中心极限分布系列对其描述较为合理,在此基础上,详尽地对比隶属于中心极限分布系列的正态、对数正态分布的各种特性,提出在二者之间如何选择的标准,即当变异系数小于30%且偏度系数小于0.025时选择正态分布,反之,选择对数正态分布。另外,论证泊松比更适合建模为b 分布的事实。最后,用一统计实例诠释本文所提观点的正确性。研究成果对岩土工程的风险评价和可靠度分析具有重要的参考价值。     

改进的年失效概率法分析

由于规范对失效概率的取值与实际情况不符,针对年失效概率考虑随时间其结构老化使可靠性降低,且是一个变加速增加的过程,对该过程采用新的线性递增进行模拟,在一定程度上符合客观情况。在桥梁结构设计基准期内,失效概率在结构老化进行阶段每年按10%线性增加,从而推出改进的年失效概率函数。     

岩土工程可靠度关于强度参数分布函数概型的敏感度分析

应用岩土工程可靠度计算中常用的一次二阶矩法,以Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ准则的抗剪度参数ｃ,ψ为例,针对各种不同分布函数概型对可靠度指标的敏感度进行了定量分析。结果表明,岩土工程可靠度计算中分布函数概型引起的可靠度误差不容忽视。     

岩石力学参数概率分布的信息熵推断

基于信息论的最大熵原理，直接用牛顿迭代法，由样本矩来推断岩石力学参数的概率密度函数，并且用精度较高的K-S检验法，从理论上证明所求的密度函数的正确性。算例表明，该方法避免了复杂的数值计算，可以满足岩石工程随机可靠性分析的要求。直接根据试验样本信息和统计方法推断，而不是先假定成经典的理论概率分布，具有更充分的数学和物理意义。由于概率分布采用指数形式而不是幂函数系多项式，避免了计算中的震荡等不稳定现象。     

万州区滑坡滑带土抗剪强度参数概率分布拟合及其优化

通过对三峡库区万州区几十处滑坡勘察、设计和施工资料的综合分析,进行了滑带土抗剪强度参数(粘聚力c 和内摩擦角?)的统计分析,利用χ2 检验法进行拟合,从而得出了c 和? 值的概率密度函数以及它们的概率分布形式:c 值服从对数正态分布,而? 值服从正态分布;以此为先验函数,利用Bayes 方法对万州区关塘口滑坡滑带土的小样本参数c 和? 值进行优化。计算结果表明,优化后方差和变异系数分别下降了37.6% 和32%,因而可以提高滑坡防治工程的可靠性,从而达到滑坡优化设计的目的。     

随机加权法辅助小样本岩土参数分布拟合

提出小样本条件下基于随机加权法的多项式拟合方法,对岩土参数总体分布密度函数进行推断。应用随机加权法重采样技术对小样本数据信息进行提取,估计总体各阶原点矩。采用勒让德正交多项式拟合推断分布密度函数并采用精度较高的K-S检验法进行检验,确认本方法具有较高的精度。本方法直接根据样本数据进行推断,大大降低了对已有数据及经典分布概型的依赖性,具有明确的数学物理意义,能够满足岩土工程可靠性分析的需要。     

不确定性岩石力学参数的区间反分析

考虑量测信息的不确定性，将岩石力学参数视为未知但有界的区间变量，建立了非线隆岩石力学参数的区间反分析模型。运用带约束的优化技术查变容差法求解反演模型，得出了不确定性力学参数的区间范围，研究了不同的量测精度和反演参数个数对反分析结果的影响，结论合乎规律，为实际工程分析提供了有价值的信息。     

准脆性材料的破坏概率与强度尺寸效应

基于最弱链模型和缺陷的Poisson分布假设,综合体积和材质因素,建立准脆性材料破坏概率和强度尺寸效应的统计模型和一般表达式。由此可知物体的破坏概率随体积单调增加,强度随体积单调减小,在通常有限的尺度范围内,当体积很大时,强度变化很小可视作常值;无缺陷材料则没有尺寸效应。通过分别采用Weibull分布和对数正态分布,得到材料破坏概率和强度尺寸效应的具体形式并进行对比分析,最后利用典型岩石强度试验结果验证其适用性。分析结果发现,这2种分布都能描述材料的尺寸效应,而且体积相同时Weibull分布给出的强度值较低。当试样体积与参考体积接近时,2种分布给出的强度结果差别很小,而对数正态分布在整个体积范围都能给出更接近工程实际的强度值。在准脆性材料强度尺寸效应的统计途径研究中,采用对数正态分布可作为Weibull尺寸效应理论的简单改进。     

黏土质隧道围岩抗剪强度参数的概率分布及优化实例

以长序列隧道浅埋段第四系坡残积黏性土的抗剪强度参数试验数据为基础,运用皮尔逊X2检验方法和有限比较法分析黏性土隧道围岩抗剪强度参数的概率分布类型并计算其所服从概率分布的概率密度函数。结合具体工程实例,运用贝叶斯(Bayes)方法对黏聚力、内摩擦角进行优化,探讨变异系数与概率分布类型选取之间的关系。研究结果表明:黏土质隧道围岩黏聚力和内摩擦角的最优分布概型分别为正态分布、对数正态分布;极值I型分布不适宜作为坡残积黏土质围岩黏聚力、内摩擦角的概率分布;当变异系数较小时,内摩擦角选用对数正态分布概型与正态分布、β分布相差较小;对于黏聚力,建议选择最优概型;黏聚力、内摩擦角经Bayes方法优化后变异系数减小,数据更趋于合理。     

小样本岩土参数概率分布的正态信息扩散法推断

提出推断小样本岩土力学参数概率密度函数的正态信息扩散法。该方法基于信息扩散原理，从试验样本和信息论的角度出发，充分利用样本提供的数据信息，而不是先假定成经典的概率分布曲线拟合检验，数学意义和物理意义更加充分和严密。采用精度较高的K-S检验法，从理论上证明所求密度函数的正确性。以广西钦州港地基工程中饱和黏土的多项土工参数作为实测数据，通过检验，表明该方法相对于传统的有限比较法而言，更加接近岩土参数实际的概率分布，为小样本情况下推断岩土参数的概率分布提供一条新途径。     

岩体力学参数取值的置信度及其可靠性

根据随机模糊概率理论,讨论了岩体力学参数随机模类概率分布形式,提出“置信阈值”的概念和置信度分析模型。     

桩基不重复随机抽样不合格桩数概率分布研究及其工程应用

用条件概率方法研究桩基质量随机抽样不合格桩数ｒ的概率分布ｐ_（ｎ,Ｎ）（ｒ）和数字特征的计算公式。然后,引用计算随机变量函数概率分布的方法,导出桩基抽样不合格率γ的概率分布ｐ_（ｎ,Ｎ）（γ）和数字特征的计算公式。这些公式为桩基质量检测的统计推断提供了理论基础。     

混凝土中钢筋锈蚀深度比值的概率分布模型研究

探究混凝土中钢筋表面坑蚀的分布规律,是进行锈损钢筋混凝土构件可靠性评价的必要前提。通过对掺盐钢筋混凝土试件长达2年的室外干湿循环试验,得到89根不同锈蚀程度的钢筋;对锈蚀钢筋逐根清洗、量取质量、量测及计算分析后,获得了89组钢筋最大坑蚀与平均锈蚀深度的比值,并以此作为钢筋表面锈蚀特征的分析指标,利用数理统计相关知识对该...     

隧道掘进常用掏槽方式及参数合理性评价与分析

利用模糊综合评价理论和现场实测数据，对隧道掘进中常用的6种掏槽方式及参数进行优化评价，评价结果表明，楔形掏槽的掏槽效果最佳，而在直眼掏槽中，三角柱掏槽、螺旋掏槽的掏槽效果较好。结合现场实际情况，推荐三角柱掏槽、螺旋掏槽和双空孔菱形掏槽3种方式更适用于隧道掘进深孔爆破中，同时，这对进一步优化掏槽方式及其参数具有理论和现实意义。     

十字加劲钢板剪力墙的变参分析

利用有限元软件ANSYS对十字加劲钢板墙进行变参分析,研究板的高厚比、高宽比、柱刚度、柱轴压比及肋板刚度比对其水平极限承载力和抗侧刚度等性能的影响,对比分析参数变化时钢板墙的面外变形和最终破坏状态的应力分布.参数分析表明:板的高厚比和高宽比变化明显改变了钢板墙的受力性能和破坏机制,对其抗侧性能影响显著;柱刚度主要影响内...     

岩体参数反演计算的稳定性研究

将锚杆支护与围岩注浆相结合,即采用锚注支护,在软岩巷道支护中获得了广泛的应用,但锚注支护岩体参数的确定相当不易。本文从工程实际中比较容易量测的位移入手,采用反分析方法,确定锚注岩体的等效力学参数,为锚注支护巷道围岩稳定性评价及锚注支护参数的合理确定奠定理论基础。     

用修正FO SM 方法分析隧洞稳定的可靠性

选用库伦－纳维叶破坏判据作为极限状态方程，将影响隧洞稳定的四个主要因素：第一、第三主应力、内摩擦角和凝聚力作为基本随机变量，采用修正一次二阶矩阵方法（简称修正ＦＯＳＭ）来求得隧洞破坏概率，进而分析其稳定可靠性。文中同时采用几种方法进行了计算对比，结果表明该方法要优于其它几种方法     

DDA方法在复杂地质条件下地下厂房围岩变形与破坏特征分析中的应用研究

以清江水布垭水电工程地下厂房为例，应用非连续变形分析方法对复杂地质条件下地下厂房围岩的变形与破坏特征开展了研究，重点分析了厂房区域地应力水平、锚固、岩体结构条件及结构面强度参数等对洞室围岩变形的影响。分析结果表明，当水平初始应力增加时，洞室围岩位移量相应增加，由于洞室边墙分布有多条层间剪切带且围岩具有软硬相间的层状岩体结构特点，使得边墙变形存在错动现象。锚固后洞室边墙围岩的变形明显减小，且围岩应力状态得到显著改善。对于高边墙地下洞室，陡倾角结构面在边墙上的出露对围岩的稳定十分不利，在一定的岩体结构条件下，围岩的破坏可表现为因局部块体的崩落所引起的整个洞室围岩的破坏。在相同岩体结构条件下，降低结构面强度参数，洞室围岩可以从变形稳定状态发展到不稳定状态，围岩的失稳主要表现为因围岩大变形引起的失稳。     

开孔钢板受拉应力分布的有限元分析

研究开孔钢板两端均匀受拉情况下,应力大小和分布情况及其影响因素。用有限元软件建立钢板实体模型进行数值计算,考察不同直径、不同形状的孔及钢板尺寸对应力的影响。基于弹性力学理论,分析各因素对应力大小及分布的影响,提出了应力集中系数与参数间的函数关系,与数值计算结果吻合较好。     

考虑多失效模式相关的岩质边坡体系可靠度分析

 岩质边坡稳定的可靠度分析中包含多个相关的失效模式,传统的岩质边坡体系可靠度分析方法不能有效地考虑多失效模式相关的体系可靠度问题。为此,提出考虑多失效模式相关的岩质边坡平面滑动的体系可靠度分析方法。建立考虑多失效模式相关的岩质边坡平面滑动体系可靠度分析的概率故障树模型。采用b分布描述岩质边坡稳定分析中张裂缝的位置、岩体的黏聚力和内摩擦角。张裂缝中充水深度用截尾指数分布来描述。采用自适应重要抽样方法计算岩质边坡平面滑动的体系可靠度,并进行随机变量分布参数的敏感性分析。算例结果表明,概率故障树模型能够有效地分析岩质边坡多失效模式相关的体系可靠度问题,如果不考虑失效模式间的相关性对边坡体系可靠度的影响,岩质边坡的体系可靠度将会被低估。岩质边坡2个块体之间不发生相互作用的可能性明显地比2个块体之间发生相互作用的可能性要高。建议在进行岩质边坡体系可靠度分析时将张裂缝中充水深度系数取为区间[0.0,1.0]内的截尾指数分布。此外,变量的均值敏感性因子和标准差敏感性因子都表明,张裂缝中充水深度和张裂缝位置对边坡的体系可靠度影响最大,因此设置良好的边坡排水系统以及进行详细的地质勘测工作是提高边坡稳定性的有效措施。变量的均值和标准差敏感性因子之间是高度相关的,它们都可以用来识别最敏感的随机变量。