基于非线性随机有限元的堤坝边坡可靠度分析

针对边坡稳定性分析中土体力学参数存在空间变异性的问题,提出了计算堤坝边坡安全系数分布的随机有限元方法,以及求解边坡可靠度的蒙特卡罗(MC)强度折减联合法与MC直接法。以各向同性二维边坡为例,首先抽样得到相应的材料特性随机场,随后求得边坡位移、应力及塑性区;然后在对随机场进行N_MC次抽样的基础上采用以下方法得到边坡的失效概率并对可靠度指标进行求解分析：(1)联合法(M1),通过强度折减法得到各样本条件下的折减系数及其分布;(2)MC直接法(M2),利用黏塑性方法直接求解并判断边坡的失稳情况,对所有样本条件下的失稳情况进行统计。结果表明：考虑材料特性随机场的边坡稳定分析,通过边坡安全系数的均值、方差、分布及可靠度指标对边坡安全进行综合评价,能够得到可靠的边坡稳定分析结果。     

基于简化的Bishop法的河道边坡可靠度分析

传统的极限平衡方法常将边坡中力学参数取为定值,通过求解安全系数来衡量边坡稳定性。忽略了实际工程边坡力学参数取值的不确定性。本文以巢湖流域派河段典型河道边坡为例通过河道边坡饱和状态下对应的简化Bishop安全系数公式积分形式,并基于可靠度理论建立考虑土体力学参数不确定性的简化Bishop安全系数积分形式的功能函数,利用改进响应面法及改进的一次二阶矩法研究不同坡度条件下边坡可靠度指标。研究结果表明,今后应从综合考虑满足安全系数标准与边坡可靠度指标两个方面,对河道边坡工程进行安全性设计。     

基于随机响应面法的岩质边坡稳定可靠度分析

为客观描述岩质边坡中广泛存在的参数不确定性问题,同时解决传统的可靠度分析方法存在的不足,本文提出了基于随机响应面方法的岩质边坡稳定可靠度计算框架,并以一个典型的岩质边坡工程算例验证了本文方法的有效性。计算结果表明：2阶、3阶和4阶随机响应面法都能够较为有效计算岩质边坡结构稳定问题,计算结果与100万次蒙特卡洛方法的CDF曲线基本一致。此外,参数敏感性分析表明黏聚力c和内摩擦角φ变异系数的变化对失效概率的影响呈现正相关关系,单宽拉裂面面积z变异系数的变化对失效概率的影响呈现负相关关系。     

基于中心复合设计的RSM边坡可靠度研究

为提高边坡可靠度的计算精度与效率,基于响应面法(RSM)的思想,考虑影响边坡稳定的主要强度参数粘聚力c、内摩擦角的不确定性,同时计入边坡稳定计算模型不确定性,分别采用中心复合设计(CCD)和拉丁超立方抽样(LHS)获取2种不同试验设计的样本数据,借助岩土工程极限平衡Slide程序获取Bishop、Spencer、Morgenstern-Price等3种稳定模型的样本响应值,编写Matlab程序求解边坡可靠度指标和验算点。以Monte Carlo(MC)法计算结果作为可靠性分析的基准解,并与基本二层土模型和托巴110 k V施工变电站边坡计算结果进行对比分析。结果表明,CCD求解的可靠度指标更接近MC基准解,满足精度的同时,提高了求解效率。     

基于响应面法的边坡稳定逆可靠度设计分析方法

岩土工程稳定性潜在失效风险问题日益引起人们的重视。分析了岩土边坡极限平衡理论特征，针对其滑动模式的稳定性系数计算公式为隐式表达，逆可靠度极限状态方程偏导数不易求解等问题，以极限理论中的Bishop模式为例，结合响应面途径，导出了将边坡稳定性系数隐式表达函数近似为显式二次多项式的简化方法。然后将其与基于一次二阶矩的结构逆可靠度算法融合，构建出基于风险控制的边坡稳定逆可靠度分析设计方法。基于该设计方法得出的方案具有可靠度与稳定性系数的双重控制指标。通过对示例边坡的拓展分析，阐述了该方法的实施过程，展示了边坡稳定失效风险与稳定系数的关系及相关因素对风险影响程度的分析方法。本文为边坡工程的风险设计提供了有效的可选途径。     

基于响应面法的边坡稳定逆可靠度设计分析方法

岩土工程稳定性潜在失效风险问题日益引起人们的重视。分析了岩土边坡极限平衡理论特征,针对其滑动模式的稳定性系数计算公式为隐式表达,逆可靠度极限状态方程偏导数不易求解等问题,以极限理论中的Bishop模式为例,结合响应面途径,导出了将边坡稳定性系数隐式表达函数近似为显式二次多项式的简化方法。然后将其与基于一次二阶矩的结构逆可靠度算法融合,构建出基于风险控制的边坡稳定逆可靠度分析设计方法。基于该设计方法得出的方案具有可靠度与稳定性系数的双重控制指标。通过对示例边坡的拓展分析,阐述了该方法的实施过程,展示了边坡稳定失效风险与稳定系数的关系及相关因素对风险影响程度的分析方法。本文为边坡工程的风险设计提供了有效的可选途径。     

蒙特卡罗法在土质边坡可靠性分析中的应用

蒙特卡罗法评价边坡可靠度,其收敛性与状态方程的非线性、变量分布的非正态性等因素无关,适应性强,计算简便,为大型复杂边坡工程的可靠性分析提供了一种实用有效的解决方法。结合经典的极限平衡法编制了边坡稳定分析计算程序,并进行了工程实例计算,得出边坡失效概率及可靠指标,使边坡的稳定分析更能反映工程实际情况。     

土质边坡稳定性及可靠度分析方法研究

边坡稳定性和耐久性是岩土工程关注的重要问题,直接影响着工程的使用性能。针对这两个特性的研究形成了边坡稳定分析理论,本文从最初的定性分析到定量分析,再到数值分析领域,综述了常用的土质边坡稳定分析方法,并对其做了比较,在边坡稳定分析的基础上引出了边坡稳定可靠度的概念及计算方法,并结合实例进行编程计算,分析了粘聚力和内摩擦角对结果可靠度的影响。     

基于可靠度理论的拱坝优化设计方法

拱坝是一种建筑在峡谷中的拦水坝,做成水平拱形,凸边面向上游,两端紧贴着峡谷壁.其相对于其他坝型在地形条件满足的前提下,具有非常明显的优势,因此有很好的发展前景.但拱坝剖面较薄,几何形状复杂.因此对拱坝结构进行基于可靠度理论的优化方法的研究是很有必要,也具有重要的理论和实用价值.     

基于有限元的边坡稳定可靠度改进一次二阶矩法研究

为研究岩质边坡岩体参数变化时的稳定性,提出一种基于有限元的边坡稳定可靠度改进一次二阶矩法。首先,针对边坡工程中广泛存在的隐式极限状态函数可靠性问题,定义极限状态函数为滑体极限状态下抗滑力与下滑力的差值,考虑黏聚力及内摩擦角作为随机变量并且服从独立正态分布,求出极限状态方程中随机变量的偏导数;然后,根据改进一次二阶矩法编写了求解边坡失稳概率和可靠指标的计算程序;最后,通过算例验证了所提方法的适用性。某库岸边坡可靠性分析结果表明,该方法具有计算流程简单、便于开展、节省机时、计算精度高的优点。     

基于LHS-MC的堤防渗透破坏风险分析

以有限元法分析为基础,结合拉丁超立方抽样和蒙特卡罗方法(LHS-MC),可对不同洪水位下的堤防渗透破坏风险进行分析。在分析中,考虑堤防土体渗透系数的不确定性,将其视为服从正态概率分布的随机变量,计算得到堤防相应的最大水力坡降,并通过统计N次计算结果,根据渗透破坏功能函数,计算堤防在相应水位下的破坏概率。首先,采用拉丁超立方抽样方法对渗透系数进行N次抽样;然后,对每一次抽样进行一次确定性有限元渗流不同水位条件下的渗透破坏概率计算。结果表明:堤防渗透破坏的概率随着水位的上升而变大,渗透系数的随机性也对堤防渗透破坏影响较大,拉丁超立方抽样和蒙特卡罗方法应用于水工结构破坏风险分析,可有效提高计算效率。     

强度参数对土坡稳定可靠度指标的影响分析

 从影响土坡稳定的主要因素——强度参数c,φ出发,建立考虑数值变化的定值模型、建立考虑变异性及互相关性的随机变量模型和建立考虑自相关性的随机场模型,采用简化毕肖普法和Rosenbleuth法,着重研究强度参数c,φ对土质边坡可靠度指标的影响。从研究成果中并获得了一些可供工程设计借鉴的有益结论：c对土坡稳定影响较小,但φ在边坡稳定的计算中是最敏感的因子,其数值和变异性对安全系数和可靠度指标计算结果影响很大,在作计算时要求所提供φ的数据应更为精确;在实际工程计算中未考虑强度参数c,φ的互相关性和自相关性得到的可靠度指标较实际工程中的要小,是偏安全的,可作安全储备。     

边坡工程模糊随机可靠度分析

将模糊随机理论应用于边坡可靠性评价当中,为了考虑随机变量的模糊随机性,引入稳定系数的隶属函数对边坡的实际工作状态进行模糊可靠评价。提出模糊随机极限状态方程的二次构造思想,即将模糊随机理论和响应面法相结合,首先利用响应面法进行一次构造,得到可靠度响应面函数,在此基础上借助隶属函数的补函数作为辅助,进行二次构造极限状态方程来计算边坡的模糊随机可靠度。结果表明,该方法计算简便、收敛速度快,克服了对模糊概率密度函数直接积分求解时过程复杂、耗费机时的缺点,具有较高的计算精度和广泛的工程实用性。计算所得到的可靠性指标更加能够真实地反映边坡的稳定状态,为边坡工程可靠性研究提供了一种新的方法。     

台风暴雨条件下高台阶排土场边坡可靠度分析

台风暴雨是诱发边坡失稳的重要因素。为探讨暴雨作用下高台阶排土场稳定性计算方法,引入可靠度理论进行分析。通过对影响排土场边坡稳定性的不确定因素分析,建立排土场边坡可靠度分析流程。以福建龙岩某铁矿排土边坡为实例,对排土边坡强度参数进行敏感度分析,得出内摩擦角φ的敏感度>内聚力c敏感度;以降雨强度为60 mm/d持续降雨72 h排土边坡可靠度指标的求解为例,对排土场边坡的稳定性进行可靠度分析。结果表明,此时排土场边坡可靠度指标为6.054,破坏概率为0。根据《有色金属矿山排土场设计规范》以1.12为设计安全系数,排土边坡失稳概率为29.63%,相应的安全概率为70.37%。更多还原     

边坡稳定计算中的可靠度分析

提出了一种应用可靠度理论进行边坡稳定性计算的实用方法。该方法利用“三σ准则”估计基本变量的标准差和变异系数，采用传递系数法建立功能函数，计算边坡的可靠指标和失效概率。     

冶勒高沥青混凝土心墙堆石坝坝坡稳定可靠度分析

采用Monte–Carlo法和简化毕肖普法,对冶勒高沥青混凝土心墙堆石坝坝坡稳定可靠度和安全系数进行了分析研究,结果表明:获得的最小可靠度指标和最危险安全系数均远大于规范要求,说明冶勒高沥青混凝土心墙堆石坝的坝坡是安全的,并具有一定的安全储备。     

基于支持向量机的重要抽样方法

在结构可靠度分析中,对于非线性的隐式极限状态方程,与一次二阶矩方法相结合的传统响应面方法一般并不适用。支持向量机算法较好地解决了小样本的统计学习问题,为解决有限样本情况下结构极限状态功能函数的重构提供了有力的理论基础。基于回归支持向量机方法,采用有限的经验点重构结构极限状态方程,结合重要抽样方法计算非线性的隐式极限状态方程结构的可靠度。该方法相对传统响应面方法在结构计算工作不增加的条件下,可以获得高精度的解,能较有效地解决非线性的隐式极限状态方程的结构可靠分析问题。     

坡面侵蚀破坏对黄土边坡稳定性影响分析

分析了斜坡坡面遭受天然降水与人类活动的侵蚀破坏对坡体稳定性的影响,认为坡面裸露的黄土边坡在长期的雨水冲刷与入渗情况下,坡面侵蚀破坏成为滑动面位于土层中的黄土边坡渐进破坏的诱发与促进因素。并对其失稳机理进行了探讨。     

基于概率可靠性的水工非杆系结构工程设计方法研究综述

 详细介绍了关于水工非杆系结构的国内外研究现状 和主要的前期研究成果,对研究中存在的主要问题和难点进行了较为全面和系统的总结。对 进一步开展研究的重点、内容及其关键问题进行了深入地阐述,对研究方法和研究技术路线 提出了较为全面和详细的建议,对今后开展具体研究工作具有较强的理论指导意义,为开展 深入研究奠定了基础。     

基于随机响应面法的动态仿真不确定性分析

为分析负荷模型、故障时间长短等关键参数变动对电力系统动态稳定的影响，将一种新方法———随机响应面法应用于电力系统动态仿真的不确定性分析中。随机响应面法能够建立响应与输入参数之间的多项式表达关系，仅需少量仿真便可快速估计出响应的统计信息，克服了传统不确定性分析方法的仿真次数多、时间长等缺点。IEEE 9节点系统的算例分析证实了随机响应面法的有效性和实用性。IEEE 39节点系统的仿真结果表明，关键参数的变动可引起较大的响应不确定度，尤其是负荷模型结构的不同对系统的动态行为和动态稳定有着重要影响，可直接关系到系统的安全稳定运行。