基于区间组合法的边坡稳定非概率模糊可靠性分析方法

根据边坡稳定性影响因素的随机性、模糊性以及岩土材料力学参数取值的区间性特征,采用非对称三角模糊数表示岩土力学参数取值可能性分布,并对试验数据进行区间模糊优化分析。将所得非对称三角模糊数转化成区间数,运用边坡稳定性分析的简化Bishop法与区间组合法建立边坡安全系数区间值及可能滑动面求解方法,避免了区间函数运算的区间扩张问题。将安全系数区间计算函数与给定安全系数值之差作为功能函数,利用非概率模糊可靠性分析方法计算不同截集水平下的模糊可靠性指标,进而得到其可能性分布曲线,并由可能性理论求得边坡失效可能度,从而建立了基于区间组合法的边坡稳定非概率模糊可靠性分析方法。工程算例表明,该方法具有一定的合理性,为边坡工程稳定性评价提供了新的途径。     

基于承载力和沉降的条形基础稳定性区间非概率可靠性综合分析方法

 提出采用区间值表示土体力学参数取值,以反映参数取值的不确定性特征,并根据参数取值特性建立出相应参数的区间值确定方法。在研究地基承载力计算方法基础上建立条形基础承载力区间非概率可靠性分析模型,并以沉降计算方法为基础建立条形基础沉降区间非概率可靠性分析模型。运用区间理论与一维优化算法求解非概率可靠性指标,并采用可靠性评价准则对条形基础稳定性进行综合评价,从而建立出基于承载力和沉降的条形基础稳定性区间非概率可靠性综合分析方法,该方法能综合反映承载力和沉降对条形基础稳定性的影响。工程算例分析表明该方法具有一定的合理性,能完善条形基础稳定性的可靠性分析方法与理论。     

基于区间理论与GSI的岩质边坡稳定可靠性分析方法

针对采用结构面表面特征与岩体结构的定性描述确定岩体地质强度指标GSI存在较强主观性的特点,首先以结构面表面等级SCR与岩体结构等级SR对其进行量化处理,并根据组成SCR与SR的量化指标取值过程中所具有的不确定性,采用区间值表示参数取值,建立岩体量化GSI区间值确定方法;其次,根据Hoek-Brown准则等效岩体抗剪强度参数转换关系,采用区间数学理论建立出岩体力学参数区间值确定方法;然后,通过区间组合法求解岩质边坡安全系数区间值,并在确定安全系数要求值的基础上采用非概率可靠性分析方法进行稳定可靠性评价,进而建立出基于区间理论与GSI的岩质边坡稳定可靠性分析方法;最后,将其应用于分析湖南省柘溪水电站进水口高边坡稳定性,结果表明该方法具有一定的合理性与可行性。在缺乏现场岩体力学试验与大量样本数据的情况下,该方法为岩质边坡从岩体力学参数确定到稳定可靠性评价提供了一条新途径。     

悬臂支护基坑失稳风险的改进风险矩阵分析方法

基坑失稳风险评价是基坑设计和安全施工的重要环节。首先在深入研究悬臂支护基坑失稳风险事件及其风险因素基础上,建立出综合考虑风险概率和风险后果影响的基坑失稳风险综合分析模型;然后,考虑基坑失稳力学机理及基坑土体物理力学参数的不确定性的区间性特征,引入非概率可靠性分析方法,建立出基坑风险概率的确定方法;同时,引入信息熵理论,建立出可反映专家评价水平的风险后果评价方法,进而建立出悬臂支护结构基坑失稳风险的改进风险矩阵分析方法;最后,通过工程实例分析表明了方法的合理性与可行性。     

地下硐室节理岩体区间非概率可靠性分析方法及应用

首先提出采用区间值表示岩体力学参数取值,以反映参数取值的不确定性特征,并根据参数取值特性建立出相应参数的区间值确定方法;其次,综合考虑地下硐室地质条件及其裂隙较多的特点,采用适合于裂隙岩体稳定性分析的块体理论,在研究围岩稳定性进行分析的基础之上建立地下硐室节理岩体的区间非概率可靠性分析模型;然后,运用区间理论与一维优化算法求解非概率可靠性指标,并采用可靠性评价准则对地下硐室岩体稳定性进行综合评价。由于需考虑的裂隙多而导致计算量较大,因此分析方法采用了可实现程序化的矢量分析法,应用数值软件MATLAB编制计算程序。该程序通过输入结构面产状,力学参数等工程数据,依次分析各关键块体,得到滑动方向、区间可靠度等相关信息,从而为地下硐室群的开挖施工提供指导 。     

广州科学城岩质边坡稳定性可靠度分析

边坡稳定性问题是边坡工程最关键的问题,如何研究其稳定性也是岩土工程的重点研究课题。把Monte Carlo法引入边坡稳定性分析和评价中,借助传统的极限平衡理论,建立边坡稳定性分析的极限状态函数。运算过程中采用伪随机数的方法生成服从正态分布的抗剪强度参数随机变量,进而求出边坡安全系数、安全系数的可靠度指标和失效概率。与传统的极限平衡方法相比,可靠性分析可以直观地反映边坡稳定的可靠程度及其失效概率,能为边坡工程支护设计提供更为可靠的参数,同时也能为生产提供指导作用。因此,可靠度分析方法是边坡稳定性评价的有效方法,具有广泛的应用前景。     

基于Hoek-Brown强度准则桩端溶洞顶板

针对影响桩端溶洞顶板稳定性的因素的多样性,引入桩径、顶板厚度以及桩端荷载等因素,得到了基于弹性理论的桩端溶洞顶板内部应力三维分布表达式;并采用考虑多影响因素的三维Hoek- Brown强度准则,得到稳定性指标g,以此指标评价溶洞顶的板稳定性;另外引入非概率可靠性分析方法,得出非概率可靠性指标η,以此进行溶洞顶板可靠性分析;最后以实际工程为例,所得到的分析结果与实际情况相符,可以对相关设计提供参考。     

基于区间分析的锈蚀钢筋混凝土结构使用寿命预测

钢筋锈蚀程度具有很大的不确定性,为体现锈蚀不确定性对结构寿命预测结果的影响,将区间分析方法引入锈蚀钢筋混凝土结构的使用寿命预测。首先,对区间分析的基础知识及区间参数问题的求解方法作简单介绍,针对区间运算法则导致运算结果区间扩张的缺陷,优化方法是求解区间参数问题的有效方法;其次,基于钢筋锈蚀过程的确定性预测模型,采用区间数描述结构参数及环境参数,提出结构锈蚀损伤的区间预测方法;再根据选取的使用寿命终结标准,提出结构使用寿命的区间预测方法。工程实例分析表明,该方法分析过程简单,不需要建立不确定参数的概率模型,分析结果以区间形式给出,预测结果较概率方法更直观,易于接受。     

基于可靠度逆分析理论的公路挡土墙稳定安全系数研究

针对公路挡土墙整体稳定性安全评价问题,在可靠度逆分析理论的基础上,提出了基于可靠度混合算法的公路挡土墙稳定安全系数计算方法,主要包括三个层面的工作:一是随机变量的选择;二是稳定安全系数评价表达式的建立;三是稳定安全系数计算。以一座公路挡土墙为工程实例,应用该方法进行稳定性安全评价,结果表明:基于确定性安全评价模型计算得到的挡土墙稳定安全系数均大于基于可靠度逆分析理论的计算结果。最后,对影响稳定安全系数的各参数进行敏感性分析,结果表明:稳定安全系数对目标可靠指标和土性设计参数较为敏感,对安全系数初始迭代值不敏感,本方法具有迭代初值选取的鲁棒性,迭代计算过程稳定可靠。     

边坡稳定性规划的机会约束方法

 边坡设计的稳定性规划取决于理论分析方法和岩土力学性质参数选择两个方面。极限平衡理论是岩土边坡稳定分析中常用的“确定性”的数学模型之一,但稳定分析的结果及其所搜索确定的潜在滑动面均受到岩土力学性质参数的强烈影响。常用的可靠性分析模型仅仅只考虑岩土力学性质参数的随机性,而不考虑“确定性”的数学模型和影响岩土力学性质参数随机变化的约束特性。机会约束理论研究边坡稳定的规划就是将“确定性”的数学模型和影响岩土力学性质参数随机变化的约束条件转化为可靠性分析的等价类,进而实现潜在滑动面搜索确定前提下边坡稳定性的可靠指标。算例给出这种分析思路的计算结果。     

岩体地下结构围岩稳定非概率可靠性的凸集合模型分析方法

在岩体地下结构围岩稳定可靠性分析中,由于岩体的物理力学参数本身的特点,通常只能在岩体分类的基础上给出其变化的区间,要得到其概率密度分布函数和隶属函数是非常困难的。采用传统的统计概率和模糊概率模型得出的概率结论只具有理论上的意义。针对岩体地下结构围岩的特点,引进非概率的可靠性分析方法,采用凸集合模型描述基本参数的不确定性,将结构功能函数转化为仿射函数,对于给出了设计安全域的地下结构,利用仿射函数在凸集合域上求得响应输出区间,通过比较设计安全域和响应区间,确定其可靠性;对于没有明确给出设计安全域的结构,通过分析功能函数在凸集合模型上的均值与离差关系,给出其可靠性度量的非概率指标。在非概率凸集合模型分析方法中不必拟合概率密度函数和隶属函数,所需信息量少、准确度高,实例分析展示了凸集合模型分析方法的实用性。     

重力式挡土墙稳定性的结构体系可靠度分析

重力式挡土墙结构最主要的失稳模式是倾覆失稳和滑移失稳。为了计算重力式挡土墙稳定性的结构体系失效概率,首先分别建立重力式挡土墙结构抗倾覆稳定性和抗滑移稳定性的功能函数,然后引入结构可靠度分析一次二阶矩法中的验算点法(JC法)分别对两种失效模式进行计算,得出两个相应的可靠度指标。将两种失稳模式视为串联系统,由逐步等效平面法计算结构体系可靠度指标,最后由结构体系可靠度指标计算出该挡土墙稳定性的结构体系失效概率。根据上述方法,利用MATLAB程序计算了某挡土墙,得出了结构体系可靠度指标和结构体系失效概率。     

基于区间参数反演的重力坝非概率可靠性分析

传统概率可靠性分析方法应用重力坝结构性能和服役性态评估过程中,其受不确定参数严格随机性、计算结果对参数过敏感性及其功能函数高度非线性等多因素制约。提出了基于区间参数的重力坝单元和体系非概率可靠性(Nonprobabilistic Reliability,NR)分析方法。首先,充分依据重力坝原型监测资料、数学模型和物理模型计算成果获取重力坝区间参数的界限,综合运用区间数学和NR等理论和方法,构建了基于区间参数的重力坝单元与体系NR计算模型,发展了一种基于响应面方法的重力坝NR指标(NR-η)计算方法。其次,从重力坝系统可能失效路径及失效模式入手,剖析单一和多重失效模式下重力坝体系的安全性。最后,通过某重力坝工程表明:方法能够有效地揭示重力坝局部和整体可靠状态,计算结果符合重力坝运行特点前提下与该大坝服役背景状况高度吻合。     

刚性平动模式下被动土压力计算

利用极限分析上限法,对一种在刚性平动模式下计算挡土墙被动土压力的方法进行了分析,推导了平动模式下m个刚性三角形滑动块被动土压力系数的目标函数,并利用Matlab优化工具箱优化该目标函数,得到了挡土墙被动土压力系数的上限解。     

水泥土连拱抗滑墙加固结构优化研究

水泥土连拱抗滑墙加固软基边坡,能够充分发挥水泥土抗压能力和抗剪能力,同时从机理上避免弯折效应而又能有效消除随机劣质层的影响。本文对水泥土连拱抗滑墙加固结构的工作性状进行了系统的研究,探讨了加固结构设计参数的变化对边坡抗滑效果的影响。分析了墙厚、连拱抗滑墙进入硬土层深度、抗滑墙长度等参数对加固效果的影响,为工程应用提供了理论指导。     

Numerical analysis of geocell-reinforced retaining wall failure modes

Numerical analyses on the failure mode of geocell-reinforced retaining walls by the finite element strength reduction technique are reported. The effectiveness of the numerical model was validated by the centrifuge model test results. Parametric studies were conducted using the calibrated finite element procedure to investigate the effects of the apparent cohesion of geocell-reinforced soil, the friction between the wall base and the footing, the weak interlayer in the wall, and the layout of the two-tiered geocell-reinforced retaining wall on the failure surface and the factor of safety. The study results indicated that when the apparent cohesion was very large, or the friction between the wall and the footing was small, or there existed a weak interlayer in the wall, sliding failure was found to occur in geocell-reinforced retaining walls, similar to the failure mode of rigid retaining walls. Coulomb's wedge theory was suitable for the stability analysis of geocell-reinforced retaining wall in these conditions. However, in other conditions, which are more relevant in engineering applications, the failure mode of geocell-reinforced retaining walls was similar to that of slopes and the strength reduction technique for the stability analysis of slope may be suitable to analyze the stability of geocell-reinforced retaining walls.