基于多功能地震波孔压静力触探的唐山地区砂土液化特性再调查试验研究

 鉴于1976年唐山大地震后液化调查手段及液化评价方法研究的局限性,开展液化和非液化区的现场再调查是非常有用的。采用符合国际标准的多功能地震波孔压静力触探(SCPTu)在唐山及其邻近地区进行调查试验,为场地液化再调查提供近似连续的锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔压及剪切波速数据。通过18个试验点的SCPTu、室内试验及历史震害调查资料的综合比较,对各场地现今的液化可能性进行分析,并对国内外常用的几种液化判别方法进行分析研究。国内规范法、国际常用的Robertson确定性方法及Moss概率方法的分析结果均表明,曾经发生过液化的场地现今仍然容易发生液化;基于CPTu的Robertson确定性方法及基于贝叶斯理论的Moss概率方法各有优缺点,均有完善的计算流程,前者在液化后场地沉陷及侧向大变形预测方面具有优势,后者可以给出各试验点的液化概率,进而服务于基于概率的工程抗震评估与设计;由于SCPTu试验技术在国内发展缓慢,现今基于SCPTu的几种国际常用液化评价方法在国内应用较少,也是今后在技术手段突破后急需加深研究的方向。     

基于Monte Carlo的砂土地震液化危害概率分析方法

针对砂土地震液化危害具有随机性和不确定性,提出了砂土地震液化危害的概率分析方法,即用概率表示不液化、轻微液化、中等液化和严重液化,并给出了采用Monte Carlo法(蒙托卡罗法)计算液化危害概率的表达式。采用该方法对一算例进行了分析,认为概率分析方法能较清楚地反映液化危害程度。     

基于性态的液化危险性估计

利用地震事件出现概率及给定地震事件的液化条件概率可估计液化的危险性。液化条件概率由binary-logistic模型对液化和未液化历史情况的基本数据进行回归分析确定;给定地震事件出现概率来自常规的地震动危险性的概率分析。基于性态地震工程理念,将液化安全系数和标准贯入锤击数(SPT)分别作为工程需求参数,计算特定场址液化概率。计算结果可用液化安全系数或液化需求锤击数的危险曲线来表示。基于性态的液化危险性估计途径可能比常规的方法更合理和一致地预测不同地震区场址出现液化的可能性。应用上述方法对北京地区不同地段各种设定土层情况进行液化危险性分析,分别得到了液化危险曲线。为便于工程应用,根据上述分析得到的大量样本及液化标准贯入锤击数基准值概念和土层埋深水位影响系数,提出了北京地区液化危险性评估的简化方法。相信其他地震区采用类同的方法也会得到适合该地区的液化危险性分析结果。     

砂土液化概率计算新方法

基于发展风险理念下液化防治技术的需求,推导出了一种基于单变量(UB)的概率计算新方法,提出了以实测标贯击数为主控参数的砂土液化概率评价的半经验半理论方法与新计算公式,并以近期地震大量实测数据对新方法进行了对比检验.研究表明:通过较为成熟的土层液化判定的确定性方法与求解概率的经典数学方法相结合,可解决目前实测资料不具备完...     

液化判别的可靠性和概率判别方法研究

本文优化了几种液化判别方法的判别式;提出了度量液化判别可靠性的可信度概念;应用 Shannon 信息论原理,建议了综合评价液化判别式优劣的方法;用概率方法研究了土性和地震动特性两方面的不确定性对液化判别的影响,对仅考虑土性不确定性的情况,提出了以可信度为权值的加权平均液化概率方法,对同时考虑土性和地震两方面不确定性的液化危险性分析,发展了三种算法。同时,给出了算例说明本文方法的应用。     

地震时饱和砂土的失效概率

用Excel 2 0 0 0中的规划求解软件对大量的液化和未液化数据做了可靠度计算。由可靠性分析所得的液化概率 ,本文将其定义为失效概率Pf。以这些分析结果为基础讨论了加速度变量的分布和它的变异系数对失效概率的影响。对于给定的概率分布 ,失效概率在很大程度上与它的变异系数有关 ;但是 ,似乎与其分布关系不大 (随机变量的变异系数保持不变 )。同样 ,也以这些分析结果为基础 ,讨论了失效概率函数Pf=f(Fs)。Fs 为安全系数。本文着重指出 ,基于饱和砂土极限状态函数的可靠度分析 ,如果对随机变量的不确定性做了合理的考虑 ,则由可靠度分析所得的失效概率函数Pf=f(Fs)和Juang等人用Bayesian定理所得的液化概率函数PL =f(Fs)几乎是一样的。液化概率函数可为场地液化势的合理评估和工程风险设计决策提供依据。     

液化指数概率空间分布模拟方法研究

叙述了<建筑抗震设计规范>中规定的砂土液化判别指数的概率意义,研究了在GIS环境下分析液化可能性指标的液化指数概率方法,详细阐述了分析过程和GIS下的应用方法,并结合工程实例,阐述了淄博中心城区液化指数概率空间分布模拟分析的过程.     

基于径向基函数神经网络模型的砂土液化概率判别方法

以国内外25次大地震中的344组场地液化实测资料为基础,通过径向基函数神经网络模型的训练和检验,分析了修正标准贯入击数N1与饱和砂土抗液化强度之间的非线性关系,建立了饱和砂土液化极限状态曲线或抗液化强度临界曲线经验公式。经统计分析,给出了液化和非液化的概率密度函数以及抗液化安全系数与液化概率之间的经验公式,最后导出了具有概率意义的饱和砂土抗液化强度经验公式。当液化概率水平为50%时,即等价于传统的确定性砂土液化判别,该方法预测液化和非液化的可靠性分别为90.4%和81.2%,具有较高的可靠性。本文提出的砂土液化概率判别方法,使工程场地的砂土液化概率判别如同确定性砂土液化判别一样简单、方便,从而使砂土液化概率判别方法用于工程实践和纳入有关规范成为可能。     

用椭圆法计算砂土液化可靠度

可靠度指数β二次式在原变量坐标空间几何上的椭球解释，使得用户无须进行求导等复杂的数学运算，就可用电子表格(Exel2000)规划求解软件计算可靠度指数和液化概率。本文根据我国建筑抗震设计规范液化标准贯入锤击数基准值，按设计地震分组分别给出了抗液化强度曲线和安全裕量方程：应用该途径对唐山地震数据计算了液化和未液化场地的可靠度和液化概率。椭圆方法是一种非常简便实用的途径，也可应用于其他工程可靠度的估计。     

场地液化势的模糊随机概率分析

本文论述了场地液化势评价兼具模糊性和随机性,宜采用模糊随机概率方法进行研究。根据模糊数学关于模糊测度的概率测度准则和地震危险性分析的结果,提出了考虑烈度的模糊随机性的烈度发生概率的计算方法;考虑液化判别方法分界线的模糊性,建立了场地液化势指数的隶属函数;提出了同时考虑烈度的模糊随机性、土性条件的随机性和液化判别分界线的模糊性的液化势模糊随机概率分析方法。     

不完备概率信息条件下边坡可靠度分析方法

不完备概率信息条件下边坡可靠度估计是一个富有挑战性的问题。基于Copula函数提出了不完备概率信息条件下边坡可靠度分析方法。首先,简要介绍了基于Copula函数的岩土体抗剪强度参数联合概率分布函数构造方法。其次,定义了边坡稳定分析的名义安全系数,提出了边坡失效概率波动范围分析方法。最后以无限边坡稳定可靠度问题为例证明了所提方法的有效性。结果表明：不完备概率信息条件下边坡失效概率是不唯一的。抗剪强度参数间Copula函数类型对边坡失效概率具有明显的影响,这种影响直接导致了不完备概率信息条件下边坡失效概率的波动范围较大。边坡失效概率波动范围随名义安全系数的增大或失效概率的减小而增大。所提3种方法能够有效地缩小边坡失效概率的波动范围,提高了边坡失效概率的估计精度,从而为不完备概率信息条件下边坡可靠度分析提供了一条有效的途径。     

土坡在非常条件下稳定分析的概率方法

概率论在土工工程中的应用,作为一个新的土力学分支,正日益受到重视。 本文是关于土坡在有渗透水流出并经受地震荷载作用下概率方法校核稳定性的研究。文中以常用的在地震条件下土坡稳定计算的公式为基础,推导了其概率模式,并以一阶二次矩法导出了各随机变量的期望和方差的表达式。文中比较详细地讨论了随机变量的相关性以及校正系数N（M_R）的问题。最后以一个实际土坡为例进行了计算。     

Reliability-Based Seismic Deformation Analysis of Reinforced Soil Slopes

The paper describes a precise technique to compute the limit state exceedance probability of typical earth slopes and geosynthetic-reinforced soil (GRS) slopes using a low-discrepancy sequence Monte Carlo (LDSMC) method and an importance sampling with low-discrepancy sequence Monte Carlo (ISLDSMC) method. The LDSMC and ISLDSMC methods can efficiently compute the accurate limit state exceedance probabilities of typical earth slopes and GRS slopes with a limited number of simulations. This study presents a practically useful nomogram of seismic deformation and limit state exceedance probability with variable slope heights, backfill soil properties, and geometries. A simple estimation of the limit state exceedance probability of the GRS slopes is given based on the results of the conventional deterministic analysis. The results of these analyses show that the LDSMC and ISLDSMC methods are practically useful, efficient, and accurate for the limit state exceedance probability calculation.     

参数识别的改进Bayesian TDD-FFT方法及其应用

针对Bayesian TDD-FFT(time domain decomposition-fast Fourier transform)方法的傅立叶频谱泄漏和后验概率抽样分析不易收敛等问题,提出了模态识别的改进Bayesian TDD-FFT方法.该方法采用AR(auto-regression)模型谱估计代替傅立叶谱进...     

Investigation of reliability method formulations in DAKOTA/UQ

Reliability methods are probabilistic algorithms for quantifying the effect of simulation input uncertainties on response metrics of interest. In particular, they compute approximate response function distribution statistics (probability, reliability and response levels) based on specified input random variable probability distributions. In this paper, a number of algorithmic variations are explored for both the forward reliability analysis of computing probabilities for specified response levels (the reliability index approach (RIA)) and the inverse reliability analysis of computing response levels for specified probabilities (the performance measure approach (PMA)). These variations include limit state linearizations, probability integrations, warm starting and optimization algorithm selections. The resulting RIA/PMA reliability algorithms for uncertainty quantification are then employed within bi-level and sequential reliability-based design optimization approaches. Relative performance of these uncertainty quantification and reliability-based design optimization algorithms are presented for a number of computational experiments performed using the DAKOTA/UQ software.     

Analysis of approximations for multinormal integration in system reliability computation

In the context of first-order reliability analysis, the computation of multivariate normal integrals is a key step in the analysis of the system probability of failure. Several approximate methods for multinormal integration have been developed, since the direct numerical integration in large dimensions (30–50) is not feasible. The product of conditional marginal (PCM) method was proposed as a simple and effective method for system reliability computation. Although PCM is fairly accurate in computing parallel system reliability, it can result in a large overestimation of the failure probability of series systems with highly reliable elements. The paper presents an improved version, referred to as I-PCM, to eliminate this shortcoming of the original method. The I-PCM method employs a simple modification of bivariate integrals based on the additive law of probability. Detailed error analyses and numerical examples are presented in the paper to illustrate the improved accuracy and efficiency of the proposed I-PCM method.     

贝叶斯方法在房地产风险决策中的应用研究

风险概率期望分析是房地产投资风险决策的难点问题。传统的敏感性分析和概率分析主要是利用事先预测概率为依据,而不便于利用事物发展中的信息对预测概率进行及时合理修正、调整,使之更接近实际情况,使决策者可根据发展变化信息及时调整决策。文中将决策树方法与贝叶斯概率分析相结合,结合实例提出了贝叶斯方法在房地产投资风险决策的应用方法和相关决策规则的选择思路。     

EVALUATION OF THE PROBABILITY OF FAILURE WITH UNCERTAIN DISTRIBUTION PARAMETERS

Formulations are presented for estimating probability of failure considering uncertainty of distribution parameters in time invariant and time variant reliability analyses. Based on the formulations the probability of failure can be calculated by recursively using the first order reliability method. Also, a more efficient approximate analysis procedure by using the point estimate method to estimate the probability of failure is given. In this analysis procedure, the point estimate method is used to discretize the uncertain distribution parameters in the time invariant reliability analysis, and to discretize the time-independent random variables and uncertain distribution parameters in the time variant reliability analysis. The probability of failure is then obtained by weighting the probability of failure conditioned at each of discrete points. The conditional probability of failure can be calculated by using first order reliability method, second order reliability method or any other convenient methods. The use of point estimate method to treat uncertain distribution parameters in calculating probability of failure is less computer time consuming than the one of recursively using FORM. Illustrative numerical examples of calculating probability of failure are presented.     

土坝渗透稳定可靠性分析方法及应用

采用确定性分析方法分析土坝渗透稳定的理论和方法已经较为完善,但它由于没有考虑坝体材料参数的变异性,因此得出的安全分析成果并不能完全可靠地表征其安全性。利用概率与统计的方法对土坝渗透稳定进行可靠性分析则可考虑坝体材料等一些不确定因素对土坝的渗透稳定影响。首先利用统计方法对坝体材料物理参数进行分析,得出了参数的概率分布类型,然后运用可靠性分析原理,构造土坝渗透破坏功能函数,分析土体有效重度、内摩擦角,坝体、坝基材料渗透系数对功能函数的影响,并采用几何法对坝体渗透破坏可靠指标进行计算,得出坝体发生渗透破坏的概率。利用上述方法对一土坝渗透稳定进行了分析。结果分析表明,坝体渗透破坏的概率随着土体有效重度和内摩擦角变异性的增加而增加,并且土体内摩擦角的变异性对坝体渗透破坏的影响较大,坝体渗透变异性对坝体渗透破坏的影响较大;另外,随着库水位的升高,坝体发生渗透破坏的概率也显著增加。     

岩土参数最优概率分布推断方法及判别准则的研究

 为了获得岩土参数概率分布的最佳推断方法,首先考虑岩土参数均为非负值的特性,提出以“3?”准则为基础并考虑样本数据偏度进行调整的积分区间确定方法;以5组典型岩土参数作为基本信息,利用经典分布拟合法、最大熵法、一般多项式逼近法、正交多项式逼近法和正态信息扩散法分别对其概率分布函数进行了推断,并根据K-S检验法进行检验。通过所得概率分布的检验值、累积概率值和函数曲线的对比,研究上述方法的优劣。结果表明：与经典分布拟合法相比,其他4种方法的检验值普遍较小,均克服了经典分布无法反应样本随机波动性的缺陷,并且满足累积概率值等于1的要求。但最大熵法的检验值存在大于经典分布检验值的情况,一般多项式和正交多项式方法的概率密度函数则在样本数据局部分布区间存在负值情况。正态信息扩散法不存在上述缺陷,而且该方法得到的检验值最小,累积概率值始终为1,并可以随着样本的波动呈现多峰状态,拟合精度最高,是一种比较理想的最佳推断方法。最后给出了岩土参数最优概率分布的判别准则。